關於癌變機製的研究，在細胞水平目前人們認為主要是幹細胞的分化障礙。
人的生命起源於受精卵，從受精卵到完整個體的發育過程，也就是在基因調控下細胞增殖、分化和凋亡的過程。其中，幹細胞(stemcell)起到了關鍵作用，它能夠自我更新，並始終保持很強的分化潛能，可以產生一種、多種、甚至全部的機體細胞類型。
幹細胞又稱為"萬用細胞"，它有多種類型。其中，全能幹細胞(totipotentstemcell)有多向分化潛能，能分化形成人體各種組織類型和器官的細胞。其次是多能幹細胞(pluripotentstemcell)，常由全能幹細胞分化而來，可以再分化出多種類型的細胞，但不能分化出足以構成完整個體的所有細胞。再次，是單能幹細胞，又稱為定向幹細胞(committedstemcell)，來源於多能幹細胞，隻具有向特定細胞係分化的能力，也稱為祖細胞。
幹細胞的發育受多種內在機製和微環境因素的影響。其中，內在機製中基因常是決定性的。
簡單地說:癌細胞的產生，就是本應進一步分化成熟的幹細胞分化受阻，停留在某一不夠成熟的階段。這時候，細胞越靠近原始狀態，其分化程度就越差，惡性程度也就越高。眾所周知的評估肝癌的"甲胎蛋白(AFP)"，就是表示細胞原始(胎)程度的標誌。自然，"未分化"的惡性程度最高。細胞分化程度越高，就越接近於成熟，其惡性程度就越低，臨床通常稱作為"高分化"。
幹細胞之所以分化受阻或分化障礙，除基因等因素外，其重要影響還包括組織微環境結構的被破壞或遭幹擾，內外各種致癌因素的作用，使誘導信號受到幹擾，幹細胞的分化過程容易出現障礙，分化不成熟便成可能。腫瘤細胞所具有的大多數惡性特點，也都是幹細胞在未成熟分化時所具有的特點。
研究還表明:在腫瘤進展過程中形成的新細胞係，通常比原先細胞係的惡性程度更強。新細胞係可能獲得一個使它優先生長的更為廣泛的條件，這可以解釋為什麼化療產生耐藥性後許多癌細胞的毒性大大增強。
幹細胞在分化過程中受到致癌因素等的影響，正常分化過程受到幹擾，產生分化紊亂不成熟的細胞，完全或部分失去了正常細胞的結構與功能。這就像嬰幼兒在向成人的漫長發育成長過程中，受到了內外周遭諸多因素等的影響，在長大過程中會學壞一樣，有了"好孩子"與"壞孩子"之分。顯然這裏的"好孩子"是指高度分化的正常細胞，而"壞孩子"則是幹細胞分化過程中出現障礙未分化成熟的癌細胞，這就是我們在談到癌症發病機製時常說的"好孩子、壞孩子"理論。