第一次分离人类结直肠癌干细胞基于 CD133 表达，并在小鼠体内诱导肿瘤形成而确证。寻找结直肠癌干细胞其它表面标志从未停歇，试图发现结直肠癌干细胞特异性标志利于发展新的预后评估与治疗工具。目前已描述几个结直肠癌干细胞表型，干细胞表面标志在正常肠道干细胞也表达，这些标志作为治疗靶点很困难。

    记载的用于鉴定结直肠癌干细胞的标志包括 EphB2high 、EpCAMhigh/CD44+/CD166+ 、ALDH+ 、LGR5+ 和 CD44v6+。最近提出 DCLK1 激酶的表达可以作为特异性标志，它不存在正常肠道干细胞，遗憾的是这个标志细胞内表达，限制了作为潜在治疗靶点的可能。

    结直肠癌干细胞鉴定方面仍有许多问题。首先结直肠癌干细胞标志的一致性值得深入研究，因为干细胞表型本身是不稳定的。事实证实 LGR5 阳性或是阴性结直肠癌干细胞群在化疗作用下能够相互转化;肿瘤相关细胞产生的细胞因子能诱导干细胞自我更新能力增加;能使暂时扩增的前体细胞重新编程转向癌症干细胞发展。

    表达癌症干细胞标志的细胞比例可能因肿瘤分期、肿瘤类型或治疗时间不同而变化，最终因一系列微环境和很难预测的个体因素的共同作用而不同。所以动态环境下，癌症干细胞在肿瘤进展时数量和表型会发生变化，癌症干细胞标志应当看作一个相对变量，与环境因素相关，不应当看作肿瘤普遍共有特征。

    除表型标志，鉴定癌症干细胞可以通过分子和 / 或功能特征实现。结直肠癌干细胞存在过度活化?-catenin 途径，该途径活化在体内产生一系列肿瘤。另一个干细胞功能特征是自我更新，此过程依赖转录调节因 ID1 和 ID3。最近认为转录调节因子 BMI1 也是结直肠癌干细胞自我更新中的重要角色，该转录因子的抑制功使干细胞肿瘤生长特征削弱或缺失。

    有关结直肠癌干细胞功能的重要信息通过分子追踪研究获得，这种方法能监控体内环境下干细胞的行为，能够明确干细胞功能特征。该研究证实存在多种类型结直肠癌干细胞，在维持肿瘤和肿瘤转移中发挥不同的作用，多种类型的结直肠癌干细胞也是细胞异质性的重要原因，同时也有助于结直肠癌中形成不同的细胞等级。