大部分神经母细胞瘤患者有非随机染色体异常

研究显示，超过75%的神经母细胞瘤患者有非随机染色体异常。美国看病机构爱诺美康了解到，常见的是1号染色体短臂上的缺失或重排，在10、11、14、17和19染色体上的缺失和重排也有报道。

等位基因的缺失表明，这些区域中未知抑癌基因功能的失活。抑癌基因如CHD5和驱动蛋白KIFIBbeta基因位于1号染色体的短臂3区6带，被认为对于神经母细胞瘤的发病机制和侵袭性很重要。1号染色体短臂的缺失是神经母细胞瘤患者强预后因素，不依赖于年龄和肿瘤分期。

虽然目前还不清楚是这个区域内的哪个基因与神经母细胞瘤的发展直接相关，但是p53抑瘤家族中的p73异常表达，被认为在神经母细胞瘤的生长和化疗抵抗中发挥作用。

由于不同的启动子识别序列和不同的mRNA剪接方式，导致p73基因产生了多个功能不同的蛋白亚型。选择性剪切p73的mRNA片段能编码出超过7种p73蛋白的亚型，它们的C端编码序列不同（TA-p73α、β、γδ、ε、ζ、η)。

除了这些C端剪接形式外，还存在位于3号内含子的替代启动子转录出的三种其他形式，Np73a、ΔNp73P和ΔNp73y。可能由于ANp73基因具有抗凋亡的特性，而且能使TAp73和p53失活，所以高表达ANp73的患者往往会有较差的整体临床预后。

神经母细胞瘤有另外两个高度特征性的独特的细胞遗传重排。这些结构——均匀染色区（HSR)和双微体（DM)含有基因扩增区。N-myc基因，一个与细胞原癌基因c-myc具有很大同源性的癌基因，在HSR和DM区域内扩增。

实际上，所有的神经母细胞瘤细胞系有扩增和过表达的N-myc，N-myc基因的扩增被认为和肿瘤的快速生长密切相关。美国看病机构爱诺美康介绍，未分化肿瘤细胞中N-myc基因的表达水平增加。而分化程度较好的肿瘤细胞（神经节母细胞瘤和神经节瘤）N-myc基因的表达水平低得多（或单拷贝）。在体外培养的神经母细胞瘤细胞系N-myc基因表达量减弱与其体外分化相关。这个现象为目前的治疗试验提供了证据，试验表明用顺式视黄酸来治疗患者，生存期延长。此外，N-myc基因扩增与较晚的临床分期密切相关。