Le cellule tumorali presentano un fenotipo mutatore caratterizzato da meccanismi di riparazione del DNA difettosi che portano a tassi di mutazione superiori al normale. La loro tolleranza alle mutazioni, anche nei geni critici del ciclo cellulare, conferisce loro vantaggi di sopravvivenza rispetto alle cellule normali.

Ad esempio, le cellule normali smettono di dividersi una volta che entrano in contatto con un'altra cellula, in un fenomeno noto come inibizione del contatto. Tuttavia, alcune cellule possono mutare per superare l'inibizione del contatto e accumularsi l'una sull'altra, formando una massa tumorale.

Tuttavia, queste cellule tumorali non possono continuare a proliferare per sempre. Ad un certo punto, possono andare incontro a senescenza cellulare replicativa, un fenomeno in cui le cellule smettono di dividersi dopo un certo numero di divisioni cellulari.

Pertanto, alcune cellule tumorali mutano ulteriormente per superare questo ostacolo e diventare cancerose. In primo luogo, aumentano il loro tasso di divisione cellulare per compensare la perdita di cellule dovuta alla senescenza cellulare. In secondo luogo, possono eludere l'apoptosi, con conseguente sopravvivenza prolungata di cellule vecchie e danneggiate.

Il tumore cresce, le cellule all'interno di un tumore di grandi dimensioni ricevono meno ossigeno, un fenomeno chiamato ipossia. Ciò limita la capacità delle cellule di crescere e può innescare la necrosi cellulare all'interno del tumore.

Le cellule tumorali superano questa sfida con due mutazioni vantaggiose. In primo luogo, promuovono l'angiogenesi, il processo di formazione di nuovi vasi sanguigni attorno al tumore in crescita che può fornire più ossigeno e sostanze nutritive alle cellule.

Il secondo è un passaggio metabolico dal metabolismo ossidativo a quello glicolitico.

Nelle cellule normali, il glucosio viene metabolizzato in piruvato dalla glicolisi. In condizioni aerobiche il piruvato viene metabolizzato attraverso la fosforilazione ossidativa per produrre una resa di ATP ampia ma più lenta. In condizioni anaerobiche, come durante un'intensa attività muscolare, le cellule metabolizzano il piruvato in lattato mediante glicolisi anaerobica con una bassa ma rapida resa di ATP.

Per alimentare una rapida crescita, le cellule tumorali assorbono 100 volte più glucosio rispetto alle cellule normali che viene convertito in piruvato attraverso la glicolisi. Quindi, il piruvato viene rapidamente metabolizzato in lattato mediante glicolisi anaerobica indipendentemente dalla disponibilità di ossigeno. Questo fenomeno è chiamato effetto Warburg.

Anche se la glicolisi anaerobica è meno efficiente della fosforilazione ossidativa, fornisce rapide esplosioni di ATP per la proliferazione del cancro.