癌细胞是由正常细胞恶性转化形成的异常细胞，具有区别于正常组织的显著特征，其核心特性是无限增殖能力，可突破细胞分裂的生理限制成为“永生细胞”。例如HELA细胞系自1951年从宫颈癌组织分离后仍持续传代使用。癌细胞在生物学行为上呈现多重异常：失去接触抑制导致过度增殖，细胞粘附能力下降促进转移，形态及骨架结构紊乱，并伴随新膜抗原表达。其生长因子依赖性降低，可在低血清环境中存活 。癌细胞还具有逃避凋亡和诱导血管生成的能力 。遗传层面表现为基因组不稳定和基因异常，导致恶性转化。代谢方面依赖糖酵解供能（Warburg效应） ，有研究认为恶劣的肿瘤微环境会选择细胞表达Warburg表型以适应生存 。癌细胞同时具备免疫逃逸能力以躲避机体清除，其机制包括下调主要组织相容性复合体表达、分泌免疫抑制因子等 。近期研究揭示，在三阴性乳腺癌中，感觉神经元可通过分泌神经肽CGRP激活癌症相关成纤维细胞，形成致密细胞外基质以帮助肿瘤免疫逃逸 。部分癌细胞在压力下还存在类似生物利他的合作行为 。这些特征共同构成癌细胞侵袭转移、耐药性产生及治疗困难的基础 。
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