순환계를 통한 몸의 먼 부위로의 이동이 끝난 후, 암세포는 혈류에서 나와 1차 종양과는 떨어진 위치에 있는 기관을 침윤합니다. 혈류가 암세포를 온몸으로 운반함에도 불구하고, 전이의 최종 분포는 임의적이지 않고, 모든 암의 종류마다 똑같은 분포도 아닙니다. 대신, 각 기관에서 자라는 암세포는 특정 위치에 전이하는 것을 선호합니다. 예를 들어 위, 대장암은 빈번하게 간으로 전이되고, 전립선·유방암은 종종 뼈로 전이되며, 여러 형태의 암은 폐로 전이하는 경향이 있습니다.
이런 특수한 유연관계를 뒷받침하는 한 요소는 순환계의 혈류 패턴입니다. 이런 패턴은 혈류에 떠 있는 암세포가 그곳에 더 머물러 있을지를 결정합니다. 크기에 대해서만 고려해본다면, 순환하는 암세포가 정착할 가장 가능성 있는 부위는 모세혈관이비다. 이는 아주 작은 혈관으로, 보통 지름이 하나의 혈구보다 크지 않습니다. 암세포는 대부분 혈구보다 크므로, 순환하던 암세포는 온몸을 이동하던 중에 종종 작은 모세혈관에 머무르게 됩니다. 그 후 모세혈관에 부착하여 모세혈관벽을 투과하고 주변 기관으로 침윤해나가며, 새로운 전이종양의 형성을 시작하게 됩니다.
앞서 서술한 시나리오에 따르면, 암세포는 혈류로 진입한 후 맞딱드리게 되는 첫 모세혈관상에서 자리 잡게 된다는 것을 짐작할 수 있습니다. 대부분의 1차 종양에서 첫 모세혈관상이 폐에 있음을 보여줍니다. 이는 왜 폐가 많은 종류의 암에 의해 전이가 잘 일어나는 부위인지 설명해줍니다. 그러나 혈류패턴은 항상 폐로만 향하고 있지는 않습니다. 암세포가 위나 대장에서 자라면, 혈류로 들어간 암세포는 맨 먼저 혈관이 모세혈관상으로 나뉜 간으로 이동합니다. 결과적으로, 간은 위암이나 대장암의 일반적인 전이 부위입니다. 마지막으로, 암이 폐에서 생성되면, 혈류로 진입한 암세포는 첫 번째로 좌심실로 흘러가고, 여기서 온몸에 위치한 모세혈관상으로 이동할 것입니다. 그러므로 폐암세포가 간, 뼈, 뇌, 신장, 부신, 갑상선, 비장 등 다른 많은 기관에 전이하는 것은 그리 놀라운 사실이 아닙니다.
기관-특이성은 암세포가 어디로 전이할 것인지를 결정하는 역할을 합니다.
혈액의 흐름 패턴이 명백하게 중요함에도 불구하고, 이에 의해 전이가 관찰되는 위치를 항상 설명할 수 있는 것은 아닙니다. 일찍이 1889년, 파겟은 암 세포가 특정 기관이 제공하는 환경에 특별한 친화력을 가지기 때문에, 전이가 일어나는 부위가 계획적인 분포임을 제시했습니다. 파겟의 생각은 종종 '씨앗과 토양'가설로 언급됩니다. 이는 식물이 씨앗을 만들고 이를 바람에 의해모든 방향으로 전달하지만, 적합한 토양에 떨어진 것만 자라나는 것과 유사하기 때문입니다. 이 관점에 따르면, 암세포는 혈류를 통해 다양한 기관으로 이동되지만, 일부 부위만 특정 세포의 성장에 최적의 환경을 제공한다고 볼 수 있습니다. 다른 말로, 전이는 씨앗(암세포)과 토양(특정 기관)이 친화성이 있는 부위에서만 자리를 잡는 것입니다.
'씨앗과 토양'개념은 다양한 인체 암의 전이 선호 부위를 조직적으로 분석하여 뒷받침 되었습니다. 조사한 암들의 대략 2/3정도는 그들의 각 기관으로의 전이율을 혈류 패턴만을 바탕으로 설명할 수 있었습니다. 그 밖의 사례에서는 일부 암들의 특정 기관 전이율이 예상보다 낮았으며, 또 다른 경우에는 예상보다 더 빈번하게 특정 기관에 전이되었습니다.
동물실험은 이런 규칙적인 성질이 개별적인 암세포의 특성임을 밝혀냈습니다. 생쥐 흑색종세포를 정상 생쥐에게 주입하여 폐가 아닌 뇌의 전이 부위를 분리해냈습니다. 전이세포를 다시 다른 건강한 생쥐에게 주입하는 주기를 연속적으로 반복했습니다. 이 연구에서 사용된 흑색종세포가 초기에는 뇌보다 폐로 더 자주 전이되었는데도, 결국 뇌로의 전이성 세포를 선택하는 과정을 반복한 경우 폐보다 뇌로의 전이가 선호적인 세포들을 분리해낼 수 있었습니다. 난소에서 유래된 세포들을 선택하는 비슷한 실험에서도 폐나 뇌보다 난소로의 전이능력이 뛰어난 세포들을 분리해냈습니다. 따라서 1차 종양은 전이하는 부위의 선호도가 다른 혼서의 세포군을 포함하는 것이 틀림없습니다.
왜 서로 다른 암세포들은 각각이 선호하는 특정 부위에서 가장 잘 자라는 것일까요? 이에 대한 일반적인 대답은, 다른 위치에서 자라는 능력이 암세포와 그들이 전달된 기관에 존재하던 분자들과의 상호작용에 영향을 받는다는 것입니다. 이 원리의 예로, 전립선 암세포가 뼈로(혈류를 기본으로 예상되는 것과는 다른 패턴) 선택적으로 전이됨을 들 수 있습니다. 이런 선호도의 이유를 연구하기 위해 전립선암세포를 뼈, 폐, 신장을 포함하는 다양한 부위의 여러 세포들과 함께 섞었습니다. 전립선암세포가 종양을 형성하는 능력은 골조직에서 유래한 세포가 있을 때 촉진되었으며, 폐나 신장의 세포는 그러지 못했습니다. 후의 연구는 다른 가능성 있는 설명을 밝혀냈습니다. 뼈세포는 전립성아세포의 분열을 촉진하는 성장인자를 합성합니다. 이 에는 암세포가 특정 기관에서 자라는 능력이 분자들의 상호작용에 영향을 받는 몇몇 경우 중 하나입니다.