肿瘤永生化的机制主要分为两种:第一种为细胞周期调控系统异常。细胞分裂是要经历重重检查才能够正常进行的,在正常细胞中,只要检查发现任何异常,都会导致细胞周期阻滞。如果这些异常能够修复,那么在修复完之后,就会放行,进入下一重检查,直到完全无误才最终完成一次细胞分裂。如果细胞周期调控系统异常,那么细胞就能忽略重重的错误继续分裂下去,最终可能导致永生化。
另一种机制为端粒系统异常。端粒是染色体末端的DNA-蛋白质复合物,就像一个细胞寿命的记录本,正常的细胞每分裂一次,端粒就会缩短一点点。到了最后,端粒变得太短,染色体也越来越不稳定,细胞也就失去了进一步分裂的能力了。
端粒酶是负责延长端粒的蛋白,在干细胞中是激活的,而在绝大多数的成体细胞中是被抑制的。但是,如果端粒酶在普通的成体细胞中被激活,那么无论细胞怎么分裂,端粒的长度还是能够维持,因而就实现了永生化。