При семейных синдромах опухолей паттерн наследования подразумевает, что дефект в единственном гене, например инициация протоонкогена или потеря функции гена-супрессора опухолевого роста, способен начать многоступенчатый процесс, приводящий к онкологическому заболеванию.
По мере того, как клетки развиваются в клинически идентифицируемую злокачественную опухоль, они проходят дополнительные шаги. Более трудную проблему для выяснения событий, ведущих к болезни, представляют спорадические опухоли.
Хотя некоторые гены, ответственные за наследственные синдромы рака, изменяются и при спорадических опухолях, в стадии, когда опухоль проявляется клинически, обнаруживают множество различных мутаций, цитогенетических аномалий и эпигенетических изменений. Следовательно, часто оказывается затруднительным определить порядок возникновения происходящих изменений и идентифицировать то нарушение, которое действительно вызвало злокачественный процесс.
Независимо от того, какие события вызвали опухоль, рак развивается многочисленными путями, когда случайные мутационные и эпигенетические события выводят из строя клеточные механизмы, поддерживающие целостность генома, что приводит к новым генетическим изменениям в порочном круге мутаций, увеличивающих анеуплоидии и ухудшающих контроль роста клеток.
Такие изменения не происходят синхронно в каждой клетке злокачественного новообразования. Более того, различные изменения случайно происходят в некоторых злокачественных клетках, тем самым порождая разные субпопуляции злокачественных клеток. По мере развития опухоли клеточные линии с усиленным ростом и выживанием начинают преобладать. Кроме того, важную роль играют окружающие нормальные ткани, обеспечивающие кровоснабжение для питания опухоли, позволяющие раковым клеткам покидать опухоль и метастазировать, и защищающие опухоль от иммунной атаки. Таким образом, рак — сложный процесс, как в пределах опухоли, так и между опухолью и нормальными окружающими тканями.