Można wyróżnić sześć podstawowych zastosowań: Określanie ryzyka (możliwość oszacowania indywidualnego prawdopodobieństwa rozwinięcia choroby nowotworowej) Badania przesiewowe (wykorzystanie w szeroko zakrojonych programach prewencji i wczesnego wykrywania raka) Diagnostyka różnicowa (swoistość tkankowa substancji ułatwia identyfikację choroby) Przewidywanie skutków terapii (wykrycie potencjalnych celów terapeutycznych) Prognoza (określenie szansy na wyleczenie i szacowanej długości trwania życia) Monitoring stanu zdrowia pacjenta (nagłe skoki stężenia związków świadczą np. o postępach choroby lub ryzyku nawrotu)
Metodologia badań Zgodnie z zasadami medycyny opartej na faktach (EBM) celowość użycia danego wskaźnika musi być potwierdzona wiarygodnymi badaniami klinicznymi. Eksperci z American Society of Clinical Oncology zaproponowali pięciopunktową skalę oceny wiarygodności metod diagnostycznych (tzw. LOE – levels of evidence), która spotkała się z ogólną akceptacją środowiska.