Recenti scoperte sembrano portare ad applicare il concetto di cellula staminale anche nel campo dell'oncologia. Secondo questa teoria, la massa tumorale sarebbe composta da un gran numero di cellule capaci di proliferare solo in maniera limitata e da una rara popolazione di cellule in grado di proliferare a lungo e mantenere il tumore. Queste ultime vengono dette cellule staminali tumorali.
La prima prova a favore della teoria della cellula staminale tumorale è stata suggerita da esperimenti effettuati nella leucemia mieloide acuta. Si è osservato che non era possibile far crescere cellule tumorali in un topo se la concentrazione con cui le si iniettava era troppo bassa. D'altro canto, si è potuto identificare una rara popolazione di cellule tumorali dotate di particolari caratteristiche (espressione di antigeni di membrana) che sono in grado di prosperare e riprodurre la malattia anche se iniettate in numero esiguo. Inoltre le cellule cui era stata tolta questa popolazione non erano in grado di crescere nel topo in nessun caso.
La cellula staminale tumorale deve possedere due proprietà fondamentali: essere capace di auto-rinnovarsi e di differenziarsi in cellule più mature (divisione asimmetrica)
