Η τελομεράση, ένα ένζυμο που εμπλέκεται στην αντιγραφή του DNA, παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη καρκίνων και φαίνεται να εξηγεί γιατί τα καρκινικά κύτταρα αναπαράγονται τόσο επιθετικά. Η σχέση μεταξύ της τελομεράσης και του καρκίνου είναι ενδιαφέρουσα γιατί παρέχει πληροφορίες σχετικά με το πώς επιμένουν οι καρκίνοι όταν τα κύτταρα πρέπει να σταματήσουν να αναπτύσσονται και επίσης προσφέρει κάποιες πληροφορίες για πιθανές θεραπείες. Στοχεύοντας αυτά τα ένζυμα με φάρμακα, ένας γιατρός θα μπορούσε να σταματήσει την ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων στην πορεία τους, εκμεταλλευόμενος τη σύνδεση τελομεράσης και καρκίνου.
Στα φυσιολογικά κύτταρα, η αντιγραφή του DNA έχει κόστος. Τα ένζυμα που διπλασιάζουν τα χρωμοσώματα δεν μπορούν να τρέξουν μέχρι τα άκρα των αλυσίδων DNA. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα μια συνεχή αποκοπή του γενετικού υλικού και μια επακόλουθη αποικοδόμηση του DNA με κάθε κυτταρική διαίρεση. Οι τομές γνωστές ως τελομερή ξεπερνούν αυτό το πρόβλημα παρέχοντας μια σειρά επαναλήψεων στα άκρα των χρωμοσωμάτων. Η κοπή ορισμένων από τις επαναλήψεις δεν βλάπτει το κωδικοποιητικό DNA στον πυρήνα του χρωμοσώματος.
Με κάθε κυτταρική διαίρεση, τα τελομερή γίνονται μικρότερα, ακόμη και με την παρουσία τελομεράσης στο κύτταρο για να προσθέτει επαναλήψεις κατά τη διάρκεια των διαιρέσεων για να διατηρείται το DNA όσο το δυνατόν πιο σταθερό. Τελικά, τα κύτταρα δεν μπορούν πλέον να αναπαραχθούν αξιόπιστα και μια κυτταρική σειρά πεθαίνει. Ο αριθμός των διαιρέσεων που μπορεί να κάνει ένα κύτταρο μπορεί να ποικίλλει και στο σώμα ανά πάσα στιγμή, τα κύτταρα μπορεί να έχουν τελομερή διαφορετικού μήκους. Αυτή η ενσωματωμένη γήρανση δεν είναι απλώς μια συνταγή γήρανσης. Επιτρέπει επίσης στο σώμα να κλείσει τα κύτταρα καθώς το DNA τους καταστρέφεται μέσω πολλαπλών αντιγραφών, επειδή τα τμήματα είναι πολύ μικρά για να αντιγράψει το DNA αξιόπιστα.
Οι ερευνητές που μελετούσαν τον καρκίνο παρατήρησαν ότι τα καρκινικά κύτταρα συχνά περιείχαν αυτές τις συγκεκριμένες πρωτεΐνες. Αυτό έδειξε μια σαφή σχέση μεταξύ της τελομεράσης και του καρκίνου, δείχνοντας ότι τα καρκινικά κύτταρα χρησιμοποίησαν το ένζυμο για να γίνουν αποτελεσματικά αθάνατοι. Τα καρκινικά κύτταρα έχουν συνήθως πολύ κοντά τελομερή, αλλά η σύνδεση μεταξύ της τελομεράσης και του καρκίνου διασφαλίζει ότι τα τελομερή παραμένουν αρκετά μακριά ώστε το κύτταρο να συνεχίσει να αναπαράγεται, επιτρέποντας σε έναν όγκο να αναπτυχθεί.
Οι Jack W. Szostak, Carol Greider και Elizabeth H. Blackburn, νικητές του Βραβείου Νόμπελ Ιατρικής ή Φυσιολογίας το 2009, έκαναν μια σημαντική ανακάλυψη για την τελομεράση και τον καρκίνο. Διαπίστωσαν ότι τα καρκινικά κύτταρα άρχισαν να παράγουν τελομεράση αφού έγιναν κακοήθη. Αυτό εξηγεί γιατί τα τελομερή τους γίνονται ασυνήθιστα κοντά στην αρχή, καθώς το ένζυμο δεν υπάρχει για να προσθέσει επαναλήψεις κατά την κυτταρική διαίρεση στην αρχή. Μόλις τα κύτταρα αρχίσουν να ξεφεύγουν από τον έλεγχο, χάνοντας τους ελέγχους της αναπαραγωγής που κανονικά θα σκότωναν τα κακοήθη κύτταρα, χρησιμοποιούν την τελομεράση για να συνεχίσουν να αναπτύσσονται.