Pomalidomide-C2-NH2 ถูกนำมาใช้หลักในการพัฒนาการบำบัดมะเร็งแบบกำหนดเป้าหมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการรักษามะเร็งเม็ดเลือดหลาย (multiple myeloma) สารนี้ทำหน้าที่เป็นอนุพันธ์ของ pomalidomide ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความสามารถในการจับและประสิทธิภาพในการปรับเปลี่ยนระบบภูมิคุ้มกันและกระตุ้นการตายของเซลล์มะเร็ง (apoptosis) สารประกอบนี้มักถูกใช้ในการวิจัยเพื่อสร้าง antibody-drug conjugates (ADCs) โดยเชื่อมต่อกับแอนติบอดี monoclonal เพื่อส่งผลกระทบ cytotoxic โดยตรงไปยังเซลล์มะเร็ง ขณะที่ลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อสุขภาพ นอกจากนี้ ยังมีการสำรวจในการสังเคราะห์ proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) ซึ่งย่อยสลายโปรตีนเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการลุกลามของมะเร็ง การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการศึกษาก่อนคลินิกที่มุ่งปรับปรุงคุณสมบัติเภสัชจลนศาสตร์ (pharmacokinetic) และผลลัพธ์การรักษาของยาที่ปรับเปลี่ยนภูมิคุ้มกัน (immunomodulatory drugs)