Nutlin-3a ถูกนำมาใช้ในการวิจัยทางการแพทย์เพื่อศึกษากลไกการทำงานของโปรตีน p53 ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการควบคุมวงจรชีวิตของเซลล์และการตายของเซลล์ (apoptosis) โดยเฉพาะในเซลล์มะเร็ง การใช้ Nutlin-3a ช่วยกระตุ้นการทำงานของ p53 โดยการยับยั้งการเชื่อมต่อระหว่าง p53 และโปรตีน MDM2 ซึ่งเป็นตัวยับยั้ง p53 นอกจากนี้ยังมีการศึกษาเพื่อประเมินประสิทธิภาพของ Nutlin-3a ในการรักษาโรคมะเร็งบางชนิด เช่น มะเร็งเม็ดเลือดขาว และมะเร็งต่อมน้ำเหลือง โดยหวังว่าจะสามารถพัฒนาเป็นยาต้านมะเร็งที่มีประสิทธิภาพในอนาคต