白血病是一种造血干细胞异常的克隆性的恶性疾病。其发生可能是由多种因素综合引起的，包括病毒、电离辐射、化学因素、遗传因素以及其他血液病等因素。
病毒，如成人T细胞白血病，可由人类T淋巴细胞病毒所引起，并可通过哺乳、性生活及输血等途径传播。
电离辐射，如全身或大面积照射，可能导致骨髓抑制或机体免疫力缺陷，染色体发生断裂和重组，染色体双股DNA有可逆性断裂。
化学因素，如苯的致白血病作用已经肯定，抗肿瘤药中的烷化剂可能导致继发性白血病，特别在淋巴瘤或免疫系统缺陷的肿瘤中多见，乙双吗啉有致白血病作用，该药有极强的致染色体畸变的作用，氯霉素、保泰松也有致白血病作用。
遗传因素，家族性白血病约占白血病的7‰。
其他血液病，如慢粒白血病、真性红细胞增多症、原发性血小板增多症、骨髓纤维化、骨髓增生异常综合症等，最终可能发展为急性白血病。
在机理上，白血病的发生并非单一因素，而是多种因素综合作用的结果。患者可能存在着某种先天性的易感素质，再由于外界因素的作用，先引起单个细胞的突变，进而激活癌基因并使部分抑癌基因失活，而凋亡抑制基因过度表达，导致突变细胞凋亡受阻、恶性增殖，最终引发白血病。
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