Tutti i tumori hanno origine da una cellula. Nei tessuti normali le cellule si riproducono dividendosi, in modo da sopperire alle varie necessità dell'organismo: far crescere l'organismo intero o una sua parte, oppure rimpiazzare le cellule morte o danneggiate, ma fermandosi quando l’esigenza di crescita, riparazione o sostituzione è cessata.
Nei tumori questo delicato equilibrio, governato dai messaggi chimici inviati da una cellula all'altra e dai geni che si trovano nel DNA, è compromesso. La cellula continua a riprodursi senza freni e vengono meno anche i processi con cui le cellule danneggiate vanno incontro a una morte programmata, detta apoptosi.
All'origine di tutti questi fenomeni ci sono alterazioni geniche, dette mutazioni, che, sommandosi l'una all'altra, fanno saltare i meccanismi di controllo. Non basta, infatti, che sia difettoso un solo meccanismo, ma occorre che più errori si accumulino perché il tumore possa cominciare a svilupparsi. Alcune di queste mutazioni sono ereditarie, mentre altre sono sporadiche e provocate da fattori interni, esterni o dal caso.
Fra i geni che, se alterati, possono essere all’origine del cancro, vi sono questi tipi principali:
Oncogéni (o geni oncògeni)=Sono i geni che in condizioni normali si attivano per spingere la cellula a replicarsi quando occorre, per esempio per riparare il tessuto di cui fa parte. Sono come un acceleratore, che nei tumori è bloccato "a tavoletta" e segnala quindi alla cellula di continuare a moltiplicarsi senza controllo.
Geni oncosoppressori=Proseguendo con la metafora precedente, sono i geni che fanno da freno: bloccano cioè la normale replicazione delle cellule quando questa ha raggiunto il suo scopo. In molte forme di tumore questi meccanismi di controllo vengono meno: uno dei più importanti è quello che codifica per la proteina p53 e che risulta difettoso in molte forme di cancro.
Geni coinvolti nel cosiddetto "suicidio cellulare" (o apoptosi)=Sono una sorta di meccanismo di autodistruzione che si innesca quando la cellula è danneggiata, per evitare danni maggiori all'organismo. Se vengono meno, la cellula alterata può continuare a riprodursi, ma in maniera anomala.
Geni implicati nei meccanismi di riparazione del DNA=La cellula è fornita di diversi sistemi di controllo e riparazione del DNA, capaci di individuare e correggere le mutazioni che avvengono continuamente, anche nei processi fisiologici nel corso della vita delle cellule. Quando questi stessi meccanismi protettivi sono compromessi, le mutazioni si possono accumulare e la cellula può diventare tumorale.
Altri geni=Altri geni possono determinare l'aggressività della malattia, per esempio interferendo con le risposte del sistema immunitario o modificando le proprietà di adesione delle cellule ai tessuti circostanti, in modo da favorire la formazione di metastasi. Per la genesi del cancro sono importanti anche piccole molecole che agiscono sull'espressione dei geni senza modificare la sequenza del DNA. Fra questi vi sono piccoli frammenti di acidi nucleici detti microRNA e le cosiddette modificazioni epigenetiche, come la metilazione del DNA, che possono limitare l'accesso ai geni, la loro trascrizione e traduzione. Le modifiche epigenetiche in particolare sembrano essere influenzate dall'invecchiamento e dagli stili di vita. Dallo studio di questi e altri meccanismi stanno emergendo nuovi approcci per la diagnosi precoce, la prognosi e la terapia di alcuni tumori.