The present invention provides a pharmaceutical composition containing a hemoglobin-based oxygen carrier for treating cancer, preventing recurrence and metastasis of cancerous tumors. The compositions may be used alone or in combination with one or more chemotherapeutic agents such as 5FU, bortezomib, doxorubicin, cisplatin or any combination thereof. The hemoglobin-based oxygen carriers in the composition can target surface receptors expressed on cancerous cells and facilitate absorption by both cancer cells and hemoglobin-based oxygen carriers and chemotherapeutic agents via receptor mediated mechanisms. Hemoglobin-based oxygen carriers inhibit the expression of hypoxic response elements such as HIF1a, VEGF, ET1, and VHL. The pharmaceutical composition of the present invention is also useful for inducing apoptosis or apoptosis of cells of autologous regeneration and tumor initiation type, called cancer stem cells, which are located in the hypoxic sites of cancerous tumors.본 발명은 암을 치료, 암성 종양의 재발 및 전이를 예방하기 위한 헤모글로빈 기반 산소운반체를 함유하는 약학적 조성물을 제공한다. 조성물은 단독으로 또는 5FU, 보르테조밉, 독소루비신, 시스플라틴 또는 이들의 임의의 조합과 같은 하나 이상의 화학요법제와 병용할 수 있다. 조성물 내 헤모글로빈 기반 산소운반체는 암성 세포 상에 발현되는 표면 수용체를 표적화하고, 수용체 매개 메커니즘을 통해 헤모글로빈 기반 산소운반체와 화학요법제 모두의 암성 세포에 의한 흡수를 촉진할 수 있다. 헤모글로빈 기반 산소운반체는 HIF1 a, VEGF, ET1, VHL 등과 같은 저산소 반응 요소의 발현을 억제한다. 본 발명의 약학적 조성물은 암성 종양의 저산소성 적소에 위치하는 암 줄기세포라 불리는 자가 재생 및 종양 개시 유형의 세포의 세포자멸사 또는 세포 사멸을 유도하는 데에도 유용하다.