O sistema vascular fornece oxigênio e nutrientes necessários para a saúde e crescimento dos tecidos. A formação de novos vasos sanguíneos é controlada por uma série de sinais químicos. Ao contrário dos tecidos saudáveis, as células cancerígenas produzem seus próprios sinais para iniciar a produção de vasos sanguíneos. Ao sobrepor os limites normais, as células cancerígenas criam um suprimento ilimitado de nutrientes que permite o crescimento descontrolado do tumor.
A angiogênese é o processo que permite o crescimento descontrolado e a metástase dos tumores. Vasos sanguíneos transportam oxigênio e nutrientes necessários a todos os tecidos. A produção de novos vasos (angiogênese) é necessária para o crescimento dos tecidos, especialmente na cicatrização de feridas, desenvolvimento fetal e ciclo menstrual. Normalmente regulada por uma cascata de sinais químicos que estimulam a criação de novos vasos. As células cancerígenas, contudo, conseguem burlar os controles normais e iniciar angiogênese por conta própria. Essa habilidade é componente-chave que permite tumores crescerem sem limites e metastatizarem. Sem angiogênese, tumores não cresceriam além de 2 milímetros.
A angiogênese começa com a liberação de fatores de crescimento angiogênicos (proteínas) pelo tumor ou tecidos lesionados em reparo. Esses fatores difundem-se no tecido vizinho e ligam-se a receptores na superfície de vasos sanguíneos existentes. Os receptores ativam células endoteliais, que enviam sinais ao núcleo celular.
As células endoteliais produzem enzimas que dissolvem pequenos orifícios na membrana basal (revestimento do vaso). As células começam a se dividir e migram através desses orifícios. Moléculas de adesão chamadas integrinas puxam as células endoteliais, formando uma brotação.
A brotação continua crescendo e migrando em direção ao tumor. Enzimas metaloproteinases de matriz dissolvem tecidos na ponta da brotação para permitir avanço desobstruído. O tecido remodela-se ao redor da brotação em crescimento.
À medida que a brotação atinge o tumor, as bordas se enrolam para formar um tubo. Tubos separados combinam-se em laços para permitir circulação sanguínea. Quando a formação do tubo completa, células musculares lisas formam-se para sustentar os novos vasos. O passo final é a iniciação do fluxo sanguíneo pelos vasos recém-formados.