从1940年到1960年的20年是肿瘤研究发展的重要时期，在这个时期科学家们主要研究环境中致癌的因素与肿瘤的关系。1941年Rous和Kidd证实多种不同的环境因素与肿瘤有关并将致癌物分成致癌和促癌两大类。根据苯并芘可导致乳头状瘤的实验结果，Charles和Luce-Clausen假设肿瘤的发生可能与细胞中抑癌基因的失活有关。1952年Boyland第一次证明了致癌物主要作用于DNA而并非酶和蛋白质，1953年DNA双螺旋的发现位研究基因缺失与肿瘤的关系开创了一个新时代。
组织培养技术的广泛应用为研究病毒与肿瘤的关系开辟了一条新途径，1951年Gross证明小鼠白血病的无细胞提取物可导致白血病的发生。1953年Gross和Stewart分别从鼠白血病细胞中分离到多瘤病毒。同年，Rowe、Ward和他们的同伴们在肿瘤细胞中分离到腺病毒。这些研究进展使病毒与肿瘤关系得到进一步的证实。但是就在这时Nowell和Hungerford（1960年）发现费城染色体（Philadelphia, Ph）与慢性粒细胞白血病（chronic myeloid leukemia, CML）密切相关。1964年Brooks和Lawly用实验证明致癌物可使DNA发生突变，同时也明确了某些致癌物的致癌性与DNA亲和性之间有直接关系。从而为明确环境因素与遗传因素互相作用在肿瘤中的作用奠定了理论和实验的基础。
从此，人们开始探索病毒如何使正常细胞发生恶性转化。1965年Fried分离到一个温度敏感的多瘤病毒，虽然在非理想的温度下不能转化正常细胞，但是它能在细胞内复制。这一研究结果表明病毒具有转染和复制的能力。1969年Vogt和Toyoshima以及1970年Martin分离到温度敏感的突变型Rous肉瘤病毒。Dulbecco和他的同伴在1968年证明SV40病毒不仅能够转染细胞并能将病毒DNA序列整合到细胞的基因组中。
最重要的肿瘤病毒的研究进展源于逆转录酶的发现。1970年由Baltimore和Temin发现逆转录酶，它是一种由RNA模板合成DNA的一种酶，打破了只由DNA→RNA→蛋白质的法则，导致了病毒学领域的一场革命。这个发现提示了病毒RNA序列可以感染细胞，病毒也可以从宿主细胞借用DNA序列。
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