がん細胞は、DNA修復機構の欠陥を特徴とする変異表現型を示し、その結果、正常よりも高い突然変異率が生じます。重要な細胞周期遺伝子においても突然変異に対する耐性があるため、正常細胞よりも生存率

が高い。

例えば、正常な細胞は、接触阻害と呼ばれる現象で、別の細胞に接触すると分裂を停止します。しかし、一部の細胞は接触阻害を克服するために変異し、互いに積み重なって腫瘍塊を形成することができます。

それにもかかわらず、これらの腫瘍細胞は永遠に増殖し続けることはできません。ある時点で、それらは複製細胞老化、つまり特定の数の細胞分裂後に細胞分裂が停止する現象を起こす可能性があります。

したがって、一部の腫瘍細胞は、このハードルを克服するためにさらに変異し、癌性になります。まず、細胞の老化による細胞の損失を補うために、細胞分裂の速度を上げます。第二に、アポトーシスを回避できるため、古い細胞や損傷した細胞の生存が長くなります。

腫瘍が成長し、大きな腫瘍の内部の細胞が受け取る酸素が少なくなる-低酸素症と呼ばれる現象。これにより、細胞の増殖能力が制限され、腫瘍内の細胞壊死を引き起こす可能性があります。

がん細胞は、2つの有利な変異によってこの課題を克服します。まず、血管新生(成長中の腫瘍の周囲に新しい血管が形成されるプロセス)を促進し、細胞により多くの酸素と栄養素を供給できます。

2つ目は、酸化代謝から解糖代謝への代謝スイッチです。

正常な細胞では、グルコースは解糖系によってピルビン酸に代謝されます。好気性条件下では、ピルビン酸は酸化的リン酸化によって代謝され、ATP収量は大きくなりますが、より遅くなります。激しい筋肉活動中などの嫌気性条件下では、細胞は嫌気性解糖によってピルビン酸を乳酸に代謝し、ATP収量は低いが急速です。

急速な成長を促進するために、がん細胞は正常な細胞の100倍のグルコースを取り込み、解糖系によってピルビン酸に変換されます。その後、ピルビン酸は、酸素の利用可能性に関係なく、嫌気性解糖によって乳酸に迅速に代謝されます。この現象はウォーブルグ効果と呼ばれます。

嫌気性解糖は酸化的リン酸化よりも効率が劣りますが、がんの増殖に対してATPの急速なバーストを提供します。