免疫系统的另一个重要作用是识别和消除肿瘤。这叫做免疫监视。肿瘤的转化细胞表达在正常细胞上未发现的抗原。对于免疫系统，这些抗原似乎是外来的，它们的存在会导致免疫细胞攻击转化的肿瘤细胞。肿瘤表达的抗原有多种来源。一个例子是称为酪氨酸酶的酶，当以高水平表达时，它可以转化某些皮肤细胞（例如黑色素细胞）转变成称为黑色素瘤的肿瘤。肿瘤抗原的第三种可能来源是通常对调节细胞生长和存活很重要的蛋白质，通常会突变成致癌分子，称为癌基因。
肿瘤抗原的第四种可能来源是什么？