Tumorski antigeni so nenormalne beljakovine, ki jih proizvajajo rakave celice. Telo gostitelja reagira na te antigene in jih prepozna kot nenormalne. Obstajajo številne možne aplikacije za tumorske antigene, ki segajo od testiranja določenih antigenov, da bi izvedeli več o tumorju, do razvoja cepiv za nekatere vrste raka. Številni raziskovalci raka preučujejo te antigene, da bi izvedeli več o njihovem oblikovanju in delovanju.
V zdravem človeškem telesu se je imunski sistem naučil ignorirati beljakovine, ki jih običajno najdemo v telesu, in napadati beljakovine, ki se zdijo tuje narave. V primeru tumorskih antigenov normalne celice mutirajo in začnejo rasti brez nadzora, mutacija pa lahko privede do razvoja nenormalnih beljakovin, ki jih imunski sistem lahko vidi in napade. Čeprav imunski sistem ne more nujno ubiti vseh nenormalnih celic, lahko povzroči vnetje in s tem povezane težave okoli mesta tumorske rasti.
Nekateri antigeni so tumorsko specifični, povezani le s tumorskimi izrastki. Drugi so povezani s tumorji, kar pomeni, da se lahko pojavijo v tumorjih ali v običajnih celicah. Z uporabo znanih antigenov lahko zdravnik testira tumorske izrastke, da bi izvedel več o njih in od kod izvirajo, tako da išče določene zanimive antigene. Raziskovalci preučujejo tudi tumorje z namenom identifikacije novih antigenov, ki jih je mogoče uporabiti pri testiranju in diagnozi.
Ena možna uporaba tumorskih antigenov je pri zdravljenju raka. Z uporabo tumorsko specifičnih antigenov bi lahko razvili zdravljenje, ki bi ciljalo na te antigene, kar bi zdravniku omogočilo, da dostavi odmerek zdravila neposredno tumorju, ne da bi poškodoval druge dele telesa. Ker so številna zdravljenja raka zelo uničujoča in neselektivna, bi lahko ciljno usmerjeno zdravilo naredilo veliko razliko pri zdravljenju raka, saj bi bilo učinkovitejše in manj škodljivo za bolnika ter zmanjšalo neželene učinke zdravila.
Tumorski antigeni bi se lahko uporabili tudi pri razvoju cepiv za posebne vrste raka. Cepiva delujejo tako, da telo izpostavijo nadzorovanemu odmerku antigena, kar omogoča imunskemu sistemu, da razvije protitelesa, ki bodo napadla ta antigen, če bo odkrit v prihodnosti. Na enak način bi lahko uporabili tumorske antigene, ki bi telo naučili napadati in ubijati rakave celice, če jih prepozna. Ker so raki tako različni, ne bi bilo mogoče ustvariti enega samega cepiva za zaščito pred vsemi tumorji, vendar bi se lahko specifični skupni tumorji usmerili z različnimi cepivi.