如果腫瘤呈同質性，則所有腫瘤細胞對所給治療具相同敏感性，因此只要對瘤細胞的殺滅勝過新生則可根治。但腫瘤異質性的存在，使不同亞群對化療藥物的敏感程度不同，如應用依維莫司治療轉移性腎癌后發現，2個轉移灶較用藥前在CT上大小呈相反方向變化。使用化療藥物，可能對腫瘤實施短暫壓制，但其所形成的選擇性壓力使藥物敏感的亞群逐漸消失，不敏感亞群再度繁衍而致腫瘤復發或轉移。故臨床治療應關注瘤內異質性而制定個體化的精準方案。
再者，由于腫瘤血管的量與質的欠缺、流體靜壓以及微環境的改變，可致腫瘤內部分癌細胞因不能獲得足夠藥物劑量而繼續生存，并可能演進為藥物抵抗型。腫瘤微環境還可通過分泌因子和細胞接觸介導的生存刺激使癌細胞獲得充分保護，如缺氧能適當提升癌細胞侵襲能力。所以異質性微環境既是腫瘤治療的靶點亦是難點。
腫瘤的動態進化產生抵抗型亞群，增加癌癥治療的復雜性。近年來，有學者已開始從進化學角度探討腫瘤治療，如“適應治療”實驗，給卵巢癌模型小鼠注射不同條件和劑量的化療藥，發現接受低劑量組小鼠比接受高劑量組的生存期更長，可能是因敏感亞群對低劑量藥物產生一定適應而得以保存，而抑制抵抗亞群繁殖。適應治疔本質上是阻止迅速分裂的抵抗細胞依靠生態學的“競爭性解放”而成為整個腫瘤的優勝群體。但不同亞群之間可能不單是競爭性關系。關于適應治療仍需不斷探索。