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大量的流行病学调查和实验室动物分子生物学的研究表明，癌症病因是由多种因素共同决定的，主要包括物理因素、化学因素、生物因素以及遗传因素。
1、物理因素：主要包括电离辐射、紫外线等造成物理性伤害的致癌物。电离辐射包括X射线、γ射线、α粒子等，能直接穿透皮肤、骨髓细胞以及内分泌腺细胞，引起急性或慢性白血病及肺癌、乳腺癌、甲状腺癌等组织部位的癌症。紫外线的致癌原理类似于电离辐射，但其波长较长且低频低能，穿透力不足，主要引起皮肤癌和黑色素癌。
2、化学因素：能引起人类肿瘤的化学物质有1000多种，尼古丁、黄曲霉毒素、多环芳烃（苯并芘）和亚硝酸盐是最常见的4种化学性致癌物。尼古丁是烟草的主要成分，是导致肺癌、胃癌、前列腺癌等肿瘤的重要因素之一。黄曲霉毒素、多环芳烃（苯并芘）、亚硝酸盐主要来源于食物。黄曲霉毒素产生于霉变的花生、谷物；苯并芘主要来源于高温烧烤、油炸的食物；亚硝酸盐则主要来自于肉干及腌制的食品。还有一些化学致癌物，例如工业废气中的CO和氰化物以及某些药物等，也与癌症的发病有着密切关系。
3、生物因素：流行病学研究已经表明，大量的病毒、细菌及寄生虫都可引发癌症。乙肝病毒、丙肝病毒、人乳头瘤病毒（HPV）、螺旋杆菌、T细胞白血病病毒、EB疱疹病毒以及埃及血吸虫等均属于生物类致癌物。例如，乙肝病毒是肝癌的主要发病原因，高危型人乳头瘤病毒的持续性感染是宫颈癌的主要病因。
4、遗传因素：肿瘤的遗传因素是指某些肿瘤具有遗传易感性，遗传因素增加了机体发生肿瘤的倾向性和对致癌因子的易感性，包括染色体不稳定、基因不稳定以及微卫星不稳定等。只有很少一部分为家族遗传性癌症，这些家族中的成员因为获得了来源于父系或母系的某种基因突变，导致其罹患某种或某几种癌症的风险远远高于普通人群。