Każdy fenotyp nowotworu zaczyna się jako pojedyncza mutacja w jednej z komórek przodka. Podczas kolejnych cykli podziału komórkowego komórki potomne rozwijają dodatkowe mutacje, aby uzyskać onkogenność.

Istnieje ponad 570 genów, które często są zmutowane w raku, a większość z nich to mutacje somatyczne. Oznacza to, że takie mutacje nie są dziedziczone, ale rozwijają się w komórkach somatycznych organizmu w ciągu życia organizmu.

Jednak pojedyncza mutacja nie wystarczy, aby przekształcić zdrową komórkę w komórkę rakową. Co najmniej pięć do sześciu niezależnych i rzadkich zmian genetycznych następujących po sobie przez pewien okres czasu może prowadzić do nowotworu złośliwego. Ten wieloetapowy proces rozwoju raka jest wyjaśniony przez teorię wielu trafień.

Rozważmy grupę zdrowych komórek somatycznych. W rzadkich przypadkach jedna z komórek może nabyć losową mutację w jednym z genów regulujących cykl komórkowy - genie X, co pozwala mu dzielić się nieco szybciej niż sąsiednie komórki.

Załóżmy, że mutacja nie została naprawiona przez enzymy naprawy DNA. W takim przypadku potomstwo tej komórki będzie nosicielem tego samego zmutowanego genu X. Z biegiem czasu jedna z tych komórek klonalnych może nabyć kolejną losową mutację w innym genie, Y.

Ta nowa mutacja może pozwolić komórkom potomnym na akumulację losowych mutacji w tempie szybszym niż ich zdrowi sąsiedzi i inne komórki klonalne.

Następnie, trzecia mutacja w genie Z, innym genie krytycznym dla raka, może pozwolić komórkom uniknąć terminalnego różnicowania i apoptozy. Takie zmutowane typy komórek nadal rosną, tworząc masę nieprawidłowych komórek.

Co więcej, losowa mutacja w genach szlaku metabolicznego może pozwolić komórkom na zwiększenie metabolizmu, aby napędzać szybki wzrost i tworzenie guza.

Na przykład mutacje w genach krytycznych dla raka, takich jak APC, c-Myc, K-Ras i p53, są często obserwowane u pacjentów z rakiem jelita grubego.