Matične stanice raka su stanice koje se razmnožavaju i stvaraju tumore karakteristične za različite vrste raka. Ove su stanice slične drugim vrstama ljudskih matičnih stanica po tome što imaju sposobnost diverzifikacije i stvaranja niza različitih vrsta stanica odraslih. Mnoge vrste istraživanja raka usredotočile su se na eliminaciju ovih stanica, s idejom da ako se zaustavi replikacija stanica raka, bolest se više neće širiti po cijelom tijelu.
Različite vrste raka potječu od matičnih stanica raka, a te su stanice odgovorne za stvaranje tumora i umnožavanje stanica unutar njih. U nekim slučajevima postoji korelacija između brzine širenja raka i broja matičnih stanica unutar tumora. Što je više matičnih stanica raka, to je više replikacije i rak se brže širi. Prva vrsta raka u kojoj su istraživači uspjeli pozitivno identificirati matične stanice bila je leukemija; od tada su istraživači otkrili koji identifikacijski markeri na svakoj stanici ukazuju na matičnu stanicu.
Istraživanja o liječenju različitih vrsta raka ciljanjem na matične stanice provedena su na brojnim vrstama raka, od raka dojke i prostate do melanoma i raka nadbubrežne žlijezde. Mogućnosti liječenja raka, kao što su zračenje i kemoterapija, primjenjuju se u pokušaju da se ubiju sve stanice raka u tijelu, a često ubijaju i brojne zdrave stanice. Ideja iza ciljanih terapija koje ubijaju samo matične stanice raka je da će se reprodukcija raka zaustaviti nakon što su sve matične stanice mrtve. Jednom kada stanice raka prisutne u tijelu umru, neće se zamijeniti, a rak će biti mrtav.
Matične stanice raka nisu tako osjetljive na kemoterapiju i zračenje kao druge vrste stanica raka. Istraživači koji se bave liječenjem raka usredotočujući se na matične stanice usredotočili su se na pronalaženje alternativnih načina napada na te stanice rasta. Bio je to dug i kompliciran proces uzgoja karcinoma kod miševa kako bi se potom pokušao liječiti. Neki su se istraživači oslanjali na razvoj kultura matičnih stanica raka uzetih iz raka crijeva i reproduciranih u laboratorijskom okruženju.
Cilj istraživanja matičnih stanica raka nije samo pronaći lijek koji bi uništio rak eliminacijom malignih matičnih stanica, već to učiniti tako da ne ošteti nijednu od normalnih, zdravih stanica u tijelu. To ne samo da će uništavanje raka učiniti bržim i temeljitijim, već će također eliminirati mnoge nuspojave tretmana kao što je kemoterapija. Također će pomoći u sprječavanju širenja raka na različite dijelove tijela, budući da su matične stanice također odgovorne za specijalizaciju za različite vrste raka.