Pomalidomide-C3-NH2 ถูกนำมาใช้หลักในการพัฒนายารักษาโรคมะเร็งแบบเฉพาะเจาะจง โดยเฉพาะมะเร็งเม็ดเลือดหลายชนิด (multiple myeloma) โครงสร้างของสารนี้ช่วยให้สามารถจับคู่กับโมเลกุลอื่น ๆ สร้างเป็น antibody-drug conjugates (ADCs) หรือ small molecule-drug conjugates (SMDCs) ที่เล็งเป้าไปยังเซลล์มะเร็งโดยเฉพาะ ลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อปกติ นอกจากนี้ยังมีการสำรวจใช้ใน proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) ซึ่งช่วยย่อยสลายโปรตีนที่ก่อโรคโดยการดึงดูด E3 ubiquitin ligases รูปแบบที่ปรับปรุงแล้วยังถูกศึกษาเพื่อปรับปรุงเภสัชจลนศาสตร์และลดผลข้างเคียงที่ไม่ใช่เป้าหมาย ทำให้เป็นผู้สมัครที่น่าสนใจสำหรับการรักษามะเร็งรุ่นใหม่