肿瘤干细胞最重要的特性是自我更新、多向分化和成瘤能力。除此之外，肿瘤干细胞还具有迁移能力以及对放疗化疗的耐受性。一些学者将肿瘤干细胞分为不同类型，包括癌前体干细胞、原发肿瘤干细胞、迁移肿瘤干细胞和耐化疗放疗肿瘤干细胞。

（一）原发肿瘤干细胞
1997年，从急性髓性白血病患者白细胞中分离到两群白血病细胞，一群为CD34^-CD38⁺，一群为CD34⁺CD38^-，他们发现后者具有和造血干细胞类似的自我更新和多向分化能力，并且其成瘤能力和速度远大于前者。这是肿瘤干细胞存在的第一个证据。此后，包括CD44⁺CD24^-乳腺癌干细胞等肿瘤干细胞也被鉴定出来。这些肿瘤干细胞即是原发肿瘤干细胞。虽然肿瘤干细胞理论已被广泛接受。但是也有一些问题需要解决，例如原发肿瘤干细胞的起源是什么，同一种肿瘤的原发肿瘤干细胞在不同患者是否相同，怎样区分肿瘤干细胞和正常干细胞。

（二）癌前体干细胞
一些研究表明，原发肿瘤干细胞可能来源于癌前体干细胞。一系列研究表明癌前体干细胞可能具有如下的一些特征：

它们在癌前病变组织里就已存在；
在癌症发生过程中，癌前体干细胞也经历着由正常干细胞向原发肿瘤干细胞转换的过程。当癌前病变进展为肿瘤时，癌前体干细胞就转化为原发肿瘤干细胞；
其次，癌前体干细胞是正常干细胞发生突变的细胞株，它们高表达干细胞相关因子具有自我更新，多向分化和耐放化疗的特征；再次，癌前体干细胞受组织微环境调控，它们既可以最终发展成恶性肿瘤也可以发展成良性肿瘤。

根据这3个特征，癌前体干细胞和原发肿瘤干细胞的首要区别在于它们的组织部位：癌前体干细胞主要存在于癌前病变组织，而原发肿瘤干细胞则存在于肿瘤组织。双向转化是癌前体干细胞区别于原发肿瘤干细胞的一个重要特性，即癌前体干细胞依据体外微环境中既可以发展为肿瘤组织也可以发展为良性肿瘤组织，但是原发肿瘤干细胞只能发展为肿瘤组织。

（三）迁移肿瘤干细胞
转移是恶性肿瘤的一个重要特性。肿瘤转移的主要学说是种子-土壤学说，该学说认为肿瘤转移与肿瘤类型和发生转移部位有关，不同类型的肿瘤细胞转移部位具有一定倾向性，不同组织部位能够接受的肿瘤细胞也不同。基于肿瘤干细胞理论，肿瘤干细胞是一种理想的种子细胞。种子细胞首先要能够不断分裂增殖，而且在此过程中，细胞基因突变依然存在；其次，种子细胞必须能长期存活，并且能够对抗广泛的外环境压力。而成熟分化的肿瘤细胞显然不具备这样的特征。但并非所有肿瘤干细胞都具有转移能力。

（四）耐化疗放疗肿瘤干细胞
耐化疗放疗肿瘤干细胞最早在结肠癌干细胞中被发现。在结肠癌干细胞里发现了对化疗药物奥沙利铂和5-氟尿嘧啶耐药的一群细胞。这群细胞以自分泌的方式分泌IL-4，诱导抗凋亡蛋白cFLIP，Bcl-xL和PED的表达，因此对传统化疗药物耐受，使用IL-4的拮抗剂后，再使用化疗药物，则可显著减少这类细胞。此外，自噬也是耐化疗肿瘤干细胞的一个机制。化疗药物奥沙利铂诱导了细胞自噬作用，细胞内LC3-II和P62表达，导致CD44+结肠癌干细胞凋亡减少，并使这类细胞进一步耐化疗。

尽管很多研究已经报道了肿瘤干细胞和化疗药物之间的关系，但是耐化疗放疗肿瘤干细胞的存在的证据还需要加强，这也将为发展新的肿瘤化疗方法和靶向治疗方法提供理论支持。

（五）肿瘤干细胞亚群之间的关系
迄今为止，已有明确证据显示癌前体干细胞、原发肿瘤干细胞和迁移肿瘤干细胞的存在。但耐化疗放疗肿瘤干细胞的存在缺乏确切的实验证据。癌前体干细胞可能衍生自正常干细胞，存在于癌前病变组织，具自我更新和分化能力，并依据组织微环境的不同，可以转化为原发肿瘤干细胞或者良性肿瘤干细胞。良性肿瘤干细胞则来源于正常干细胞，是良性肿瘤产生的基础，良性肿瘤干细胞是否能转化为原发肿瘤干细胞未知。原发肿瘤干细胞是恶性肿瘤发生发展和复发的最关键因素。癌前体干细胞转化为原发肿瘤干细胞是肿瘤发生的一个至关重要的过程。当原发肿瘤干细胞经由一些特殊机制获得转移能力后，即转化为迁移肿瘤干细胞，导致肿瘤转移。为了逃避放化疗，原发肿瘤干细胞可能会产生一些耐放化疗的细胞亚群，这是肿瘤耐放化疗的原因之一，也是放化疗后肿瘤复发的因素。此外，迁移肿瘤干细胞、耐化疗放疗肿瘤干细胞也有可能是原发肿瘤干细胞的不同亚群。但是仍未知迁移肿瘤干细胞和耐化疗放疗肿瘤干细胞之间是否有关系(图5)。 注：肿瘤干细胞最初衍生自正常干细胞。在一系列理化刺激及细胞基因突变等因素下，正常干细胞发展为癌前体干细胞，此时正常组织发展为癌前病变组织。癌前体干细胞发展成为原发肿瘤干细胞，这是肿瘤形成最关键步骤，此时癌前病变也转化为肿瘤。在获得迁移能力后，原发肿瘤干细胞转化为迁移肿瘤干细胞。而为了逃避放化疗的杀伤作用，原发肿瘤干细胞可能转化为耐化疗放疗肿瘤干细胞。

迁移肿瘤干细胞、耐化疗放疗肿瘤干细胞也可能是原发肿瘤干细胞中亚群细胞。图中虚线表示可能存在这样的转化，但是当前并没有确切证据