CSC是肿瘤生长的主要动力。缺氧的微环境可调节CSC的自我更新，增强CSC相关因子如Oct4、c－myc和Nanog的活性，从而维持CSC的存在。Mathieu等研究表明，缺氧通过HIF诱导人类胚胎干细胞标志物在多种肿瘤中表达，如OCT4、NANOG、SOX2、KLF4、c－myc和miRNA－302等标志物。

缺氧反应的关键调节剂是HIF－1α和HIF－2α。HIF可调节HIF－1α和HIF－2α依赖的信号通路促进干细胞特性的维持。Qiang等发现，HIF通过激活Notch信号通路维持缺氧介导的成胶质细胞瘤干细胞的维持。更多的研究显示，缺氧通过改变微环境的信号通路维持和控制CSC。缺氧维持CSC的干细胞特征，通过调节CDX1和Notch1阻止细胞分化，进而控制CSC干细胞特征和分化的平衡。