虽然肿瘤都来自具有同一遗传基因的细胞，但经过数次的分裂会出现基因的不稳定性。当不同的肿瘤细胞暴露于治疗下，敏感的细胞会凋亡，而不敏感的细胞则继续生长。肿瘤抵抗是治疗失败的主要原因。肿瘤抵抗的另一种形式是侵袭转移。肿瘤失控的复制和自身足够的生长信号必然使肿瘤不断生长并转移到远处器官获得更多的生存空间。另一方面，微环境可改变肿瘤细胞的增殖和侵袭行为。在肿瘤微生态环境下，由于肿瘤细胞的异质性和基因的不稳定性，以及某些器官出现的对转移性癌的敏感性，造成侵袭和转移的发生。Mantovani等认为，炎症微环境是侵袭转移的重要因素。而炎症中具有重要作用的巨噬细胞，是微环境中促进癌侵袭转移的重要角色。令人惊奇的是，抗血管生成治疗能导致局部侵袭和远处转移的增加，血管生成抑制剂会促进肿瘤播散。

DTC和肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSCs）分别是肿瘤抵抗的潜伏和后备力量。DTC与其新的微环境相互作用，以获得生长和生存优势，最终逃避休眠并在新的器官中完全形成新的病灶。因为CSCs很少进入细胞周期，CSCs对放化疗抵抗并在肿瘤播散、休眠和复发中扮演重要角色。CSCs巢对维持CSCs有重要作用。