암세포(癌細胞, cancer cell)는 정상 세포의 세포 분열 조절 기전이 손상되어 자율적이고 비정상적으로 증식하는 세포를 의미한다. 인체를 구성하는 세포는 일반적으로 세포 내 조절 기능에 따라 분열, 성장, 사멸을 반복하며 세포 수의 균형을 유지하지만, 암세포는 이러한 조절 기능을 상실하여 지속적으로 증식한다.
암세포의 주요 특징으로는 첫째, 무제한 증식 능력이다. 대부분의 정상 세포는 일정 수준 이상으로 증식하지 않지만, 암세포는 세포 분열의 한계를 넘어 계속해서 분열한다. 둘째, 암세포는 자신이 유래한 조직의 고유 기능을 수행하지 않는다. 셋째, 암세포는 원래 위치를 벗어나 주변 조직을 침범하고, 혈관이나 림프관을 통해 다른 장기로 이동하여 증식하는 전이(metastasis) 능력을 가진다.
조직학적 관점에서 암세포는 현미경으로 관찰 시 정상 세포와 구별되는 특징을 보인다. 세포핵의 크기가 커지고 모양이 불규칙해지며, 핵과 세포질의 비율(N/C ratio)이 증가한다. 또한 염색질이 과다해지고 핵소체가 커지는 현상이 나타난다. 세포 간 다형성(pleomorphism)이 증가하고, 정상 세포에서는 관찰되지 않는 비정상적인 유사분열이 나타나며, 세포의 규칙적인 배열이 소실된다.
암세포의 발생 원인은 세포 분열을 조절하는 유전자의 돌연변이와 후생변이(epigenetic mutation)에 기인한다. 정상 세포가 암세포로 변화하는 과정(발암 과정)은 일반적으로 하나 이상의 유전자 돌연변이가 축적되어 일어난다. 방사선, 화학물질, 특정 바이러스(인유두종 바이러스, B형 간염 바이러스, C형 간염 바이러스, 엡스타인-바 바이러스 등)와 같은 외부 요인뿐 아니라, DNA 복제 과정에서의 자연적 오류도 돌연변이의 원인이 된다.
암세포는 기원한 세포의 종류에 따라 분류된다. 상피세포에서 기원한 암을 암종(carcinoma)이라 하며, 이는 전체 암의 대다수를 차지한다. 결합조직(지방, 근육, 뼈 등)에서 기원한 암은 육종(sarcoma)으로 분류된다. 혈구를 만드는 조혈 조직에서 기원한 암은 백혈병(leukemia), 면역계 세포에서 기원한 암은 림프종(lymphoma)과 골수종(myeloma)으로 구분된다. 이 외에도 중추신경계 조직, 중피(mesothelium) 등 다양한 조직에서 암세포가 발생할 수 있다.
인체에서는 매일 수천 개의 암세포가 자연적으로 생성되지만, 정상적인 면역 체계(특히 NK세포, 세포독성 T세포)가 이를 인식하고 제거하기 때문에 대부분 암으로 발전하지 않는다. 암세포가 면역 체계를 회피하고 증식하여 임상적으로 의미 있는 종양을 형성하는 경우를 암(cancer) 또는 악성 종양(malignant tumor)이라고 정의한다.