الخلايا الجذعية السرطانية (Cancer stem cells - CSCs) هي خلايا سرطانية (توجد داخل الأورام الخبيثة أو سرطانات الدم) تمتلك جميع خصائص الخلية الجذعية السليمة، ولا سيما القدرة على تحفيز جميع أنواع الخلايا الموجودة في أية عينة سرطانية. ولذلك، فإن الخلايا الجذعية السرطانية هي خلايا مولدة للورم (مكونة للورم)، وربما تكون مغايرة لغيرها من الخلايا السرطانية غير المكونة للورم. ويمكن أن تولد الخلايا الجذعية السرطانية الأورام من خلال عمليات التجديد الذاتي التي تقوم بها الخلية الجذعية وتمايزها إلى أنواع عديدة من الخلايا الأخرى. يفترض أن تدوم مثل هذه الخلايا في الأورام في شكل تجمع خلوي متميز وتسبب الانتكاس وانتشار المرض، وذلك عن طريق تحفيز تكوين أورام جديدة. ومن ثم، فإن تطوير علاجات نوعية تستهدف الخلايا الجذعية السرطانية يعطي الأمل في تحسين حياة مرضى السرطان وتعايشهم مع المرض، وخاصةً الذين يعانون منهم من مرض انتشاري.
جدير بالذكر أن طرق علاج السرطان الحالية تم تطوير معظمها بناءً على نموذج حيواني، حيث تم اعتبار العلاجات القادرة على تحفيز انكماش الورم وتقلصه من الأساليب العلاجية الفعالة. ومع ذلك، لا يمكن أن تمثل الحيوانات نموذجًا كاملاً للأمراض التي تصيب الإنسان. وعلى وجه الخصوص، في نماذج الفئران التي لا يتجاوز عمرها عامين، يكون من الصعب للغاية دراسة انتكاس الورم.
إن فعالية علاجات السرطان، في مراحلها الأولى، كثيرًا ما يتم اختبارها من خلال تقدير الجزء المزال من كتلة الورم (القتل الجزئي للورم). ونظرًا لأن الخلايا الجذعية السرطانية ستشكل نسبة ضئيلة جدًا من الورم، فهذا لا يستدعي بالضرورة اختيار الأدوية التي تستهدف خصيصًا الخلايا الجذعية. تشير بعض النظريات إلى أن العلاج الكيماوي التقليدي يقتل الخلايا المتمايزة التي تشكل جسم الورم، ولكنها غير قادرة على توليد خلايا جديدة. إن مجموعة من الخلايا الجذعية السرطانية، التي تسبب الأورام، يمكن أن تظل كما هي دون أن يؤثر فيها العلاج الكيماوي وتتسبب في انتكاس المرض.