肿瘤组织的生长无论是由大部分肿瘤细胞驱动，还是由很小的一部分肿瘤干细胞驱动，这是肿瘤形成的一个重要问题。因此，出现了多种肿瘤起源模型。其中，比较重要的一个模型是“克隆进化模型”。该模型认为肿瘤中的所有细胞都具有相同的遗传学和表观遗传学特征，而这些同质性特征有利于肿瘤产生。与此对应的是肿瘤干细胞模型，该模型认为肿瘤是由一群具有干细胞特性的能够自我更新、长期存活、无限增殖和分化成肿瘤异质性组织的肿瘤干细胞驱动。在分层肿瘤干细胞模型里，占肿瘤组织所有细胞不到5%的顶层肿瘤干细胞负责肿瘤的产生、维持和持续生长。这些干细胞可以对称分裂为相同的子干细胞，或不对称分裂成祖细胞和干细胞。最近的一些研究对分层肿瘤干细胞模型进行了改进，提出了动态肿瘤干细胞模型。该模型认为肿瘤干细胞在肿瘤组织受到肿瘤微环境调控，其群体大小会产生动态变化。目前该模型理论已得到一些实验数据支持。例如：一些肿瘤细胞的干细胞样表型可以由间质细胞分泌的细胞因子诱导产生，提示肿瘤干细胞和分化的肿瘤细胞之间具有双向通路，即肿瘤干细胞可分化为普通肿瘤细胞，而已分化的肿瘤细胞可去分化为肿瘤干细胞。分化的细胞获得自我更新能力和CSC细胞群内的细胞的基因型及表型的异质性显示出肿瘤干细胞群体的流动性(图1)。 注：图a为克隆进化模型，在该模型中所有细胞都具有获得额外突变，从而使细胞更易增殖的特点，化疗的选择作用可导致耐化疗细胞亚群出现，并致化疗后新肿瘤组织产生；图b为分层肿瘤干细胞模型，在该模型中一小群肿瘤干细胞维持了肿瘤的生长，分化为肿瘤祖细胞，之后肿瘤祖细胞继续分化，失去自我更新能力，生长并构成肿瘤组织，化疗后可导致耐化疗肿瘤干细胞富集，并在化疗后能够重新形成肿瘤组织；图c为动态肿瘤干细胞模型，其是更精致的肿瘤生长模型，该模型描述了肿瘤干细胞以及由它们分化形成的肿瘤细胞之间的双向流动，该模型也说明在传统化疗里需要增加靶向肿瘤干细胞的药物以治疗肿瘤。