Kasvaja antigeenid on vähirakkude poolt toodetud ebanormaalsed valgud. Peremehe keha reageerib nendele antigeenidele, tunnistades need ebanormaalseteks. Kasvajaantigeenide jaoks on mitmeid potentsiaalseid rakendusi, mis ulatuvad teatud antigeenide testimisest kasvaja kohta lisateabe saamiseks kuni vaktsiinide väljatöötamiseni teatud tüüpi vähi jaoks. Paljud vähiuurijad uurivad neid antigeene, et saada rohkem teavet nende moodustumise ja toimimise kohta.
Terve inimese kehas on immuunsüsteem õppinud ignoreerima valke, mida kehas tavaliselt leidub, ja ründama valke, mis tunduvad oma olemuselt võõrad. Kasvajaantigeenide korral muutuvad normaalsed rakud muteerunud ja hakkavad kontrollimatult kasvama ning mutatsioon võib viia ebanormaalsete valkude tekkeni, mida immuunsüsteem võib näha ja rünnata. Kuigi immuunsüsteem ei saa tingimata tappa kõiki ebanormaalseid rakke, võib see põhjustada põletikku ja sellega seotud probleeme kasvaja kasvukoha ümber.
Mõned antigeenid on kasvajaspetsiifilised, seotud ainult kasvajate kasvuga. Teised on kasvajaga seotud, mis tähendab, et need võivad esineda kasvajates või tavarakkudes. Tuntud antigeene kasutades saab arst katsetada kasvajaid, et saada rohkem teavet nende ja nende päritolu kohta, otsides konkreetseid huvipakkuvaid antigeene. Teadlased uurivad ka kasvajaid eesmärgiga tuvastada uusi antigeene, mida saab kasutada testimisel ja diagnoosimisel.
Üks kasvaja antigeenide potentsiaalne rakendus on vähiravi. Kasvaja-spetsiifilisi antigeene kasutades saaks välja töötada ravi nende antigeenide sihtmärgiks, võimaldades arstil manustada ravimiannus otse kasvajasse ilma teisi kehaosi kahjustamata. Kuna paljud vähiravimeetodid on väga hävitavad ja valimatud, võib sihipärane ravim vähiravis oluliselt muuta, kuna see on tõhusam ja kahjustab patsienti vähem, vähendades ravimite kõrvaltoimeid.
Kasvaja antigeene võib potentsiaalselt kasutada ka teatud tüüpi vähi vaktsiinide väljatöötamisel. Vaktsiinid toimivad nii, et keha puutub kokku antigeeni kontrollitud annusega, võimaldades immuunsüsteemil arendada antikehi, mis ründavad seda antigeeni, kui see avastatakse tulevikus. Kasvaja antigeene võiks kasutada samamoodi, õpetades keha ründama ja tapab vähirakke, kui ta need tuvastab. Kuna vähkkasvajad on nii varieeruvad, ei oleks võimalik luua ühtset vaktsiini, mis kaitseks kõigi kasvajate eest, küll aga saaks erinevate vaktsiinidega sihikule võtta konkreetseid levinud kasvajaid.