Впервые возможность обнаружить неопластические клетки в клинических образцах с использованием методов молекулярной генетики была продемонстрирована в 1991 г. Была показана возможность идентификации клеток с мутацией гена р53 в образцах мочи у пациентов, имеющих идентичную мутацию в ткани первичной опухоли мочевого пузыря. Позже возможность использовать эти методы для диагностики онкологических заболеваний была продемонстрирована в многочисленных исследованиях.
Основанием для внедрения молекулярно-генетических методов в онкологию служит современная концепция патогенеза злокачественных новообразований, которая при раке молочной железы выделяет ряд последовательных стадий, различающихся свойствами эпителиальных клеток протоков или альвеол молочной железы. Принято считать, что эти различия затрагивают фундаментальные свойства клеток: контроль пролиферации, апоптоз, дифференцировку.
Cтадийность процесса канцерогенеза можно представить в виде следующего ряда: возникновение свойств бессмертности → гиперплазия I, II, III степени → возникновение собственно злокачественной опухоли (неоплазия, которую можно разбить на стадии: карцинома in situ, инвазивная карцинома, метастатическая карцинома).
Реализация каждой стадии требует определённых молекулярных изменений. Предполагают, что весь процесс требует от трёх до семи независимых случайных событий, связанных с генетическими или эпигенетическими изменениями в функционировании ряда ключевых белков - регуляторов внутриклеточных процессов (пролиферация и апоптоз).
Для модели спонтанного рака молочной железы у мышей исследованы молекулярные механизмы, сопровождающие развитие каждой из стадий. Возникновение свойств неограниченной пролиферации сопровождается увеличением экспрессии cyc B1, cyc B1-cdc2 и снижением p21 сip; гиперплазия I - повышением активности cyc D2-cdk4, p27/cdk2 и уменьшением ER/PR и p16 INK4а; гиперплазия II - увеличением cyc D2-cdk4; гиперплазия III - появлением мутаций генов р53, циклина D2, cdk, p34 и увеличением экспрессии теломеразы, HOX, CD44v8, E6-AP; появление собственно злокачественного фенотипа сопровождается увеличением экспрессии cdc2, cdk2, cdk4, cyc D1-cdk4, cyc E, C/EBP-B, eIF2 alfa, p96.