As células cancerígenas exibem um fenótipo mutante caracterizado por mecanismos defeituosos de reparo do DNA que levam a taxas de mutação mais altas do que o normal. Sua tolerância a mutações, mesmo nos genes críticos do ciclo celular, confere-lhes vantagens de sobrevivência sobre as células normais.

Por exemplo, as células normais param de se dividir quando entram em contato com outra célula, em um fenômeno conhecido como inibição de contato. No entanto, algumas células podem sofrer mutações para superar a inibição de contato e se acumular umas sobre as outras, formando uma massa tumoral.

No entanto, essas células tumorais não podem continuar a proliferar para sempre. Em algum momento, eles podem sofrer senescência celular replicativa, um fenômeno em que as células param de se dividir após um certo número de divisões celulares.

Assim, algumas células tumorais sofrem mutações adicionais para superar esse obstáculo e se tornam cancerígenas. Primeiro, eles aumentam sua taxa de divisão celular para compensar a perda de células devido à senescência celular. Em segundo lugar, eles podem evitar a apoptose, resultando na sobrevivência prolongada de células velhas e danificadas.

O tumor cresce, as células no interior de um grande tumor recebem menos oxigênio - um fenômeno chamado hipóxia. Isso limita a capacidade de crescimento das células e pode desencadear a necrose celular dentro do tumor.

As células cancerígenas superam esse desafio com duas mutações vantajosas. Primeiro, eles promovem a angiogênese - o processo de formação de novos vasos sanguíneos ao redor do tumor em crescimento que pode fornecer mais oxigênio e nutrientes às células.

A segunda é uma mudança metabólica do metabolismo oxidativo para o glicolítico.

Nas células normais, a glicose é metabolizada em piruvato pela glicólise. Em condições aeróbicas, o piruvato é metabolizado por fosforilação oxidativa para produzir um rendimento de ATP grande, mas mais lento. Em condições anaeróbicas, como durante a atividade muscular intensa, as células metabolizam o piruvato em lactato por glicólise anaeróbica com rendimento de ATP baixo, mas rápido.

Para alimentar o crescimento rápido, as células cancerígenas absorvem 100 vezes mais glicose do que as células normais, que é convertida em piruvato via glicólise. Em seguida, o piruvato é rapidamente metabolizado em lactato por glicólise anaeróbica, independentemente da disponibilidade de oxigênio. Esse fenômeno é chamado de efeito Warburg.

Embora a glicólise anaeróbica seja menos eficiente do que a fosforilação oxidativa, ela fornece rajadas rápidas de ATP para a proliferação do câncer.