肿瘤干细胞假说基于这个想法：起源和分化不同步。这和起源细胞随着时间而变化的观点不相容。科学家们发现，起源和分化受细胞所处的微环境影响，这个环境称之为“巢”。肿瘤细胞异常包含基因型和表型变异的异质细胞群。这种变异可能影响起源和分化的关系。在实体瘤中是否有一个“肿瘤干细胞巢”的微环境尚无定论。

而且，肿瘤的基因组不稳定，这样在肿瘤中起源和分化的关系可能变化。肿瘤细胞中基因型和表型变异率高（约10 ^－5／细胞／代）。这个变异率如果是乳腺癌（直径2cm；10%细胞在增殖周期；细胞周期2～3天），意味着每天基因型和表型变异约10 ³。错配修复缺陷的细胞突变率增加2～3倍。细胞所处的微环境也能影响基因表达。这样，当分离肿瘤细胞鉴定“肿瘤干细胞”时，并不是所有肿瘤细胞都可能表达这些变化，所谓的“细胞表面标志”也发生了变化。