A talidomid vizsgálata során a célpont ismeretének hiányában csak fenotípusos sejtes és in vivo vizsgálatokra lehetett támaszkodni. Ezek közül a magasabb szintet az állatkísérletek jelentik, melyekben a vegyület hatása jól megfigyelhető, ugyanakkor a teratogén hatása nem jelentkezett, melynek magyarázatát több kutató is kereste. Elsőként magát a hatóanyagot vetették vizsgálat alá, ami racém formában került forgalomba. A kiralitást és annak hatását vizsgálva megállapították, hogy az S-enantiomer felelős a teratogén hatásért (Blaschke és mtsai, 1979), amiből egyenesen következne, hogy enantiomertisztán szükséges előállítani a molekulát. Ekkor még nem tudták, hogy ez az enantiomer (S) az aktív vegyület, és a teratogén hatás ennek a toxikus mellékhatása. A későbbeikben az is kiderült, hogy a másik, R-enantiomer alkalmazása esetén se lett volna elkerülhető a tragédia, ugyanis in vitro plazmafehérjék jelenlétében az enantiomerek néhány óra alatt egymásba alakulnak, racemizálódnak, amely folyamat állatmodellben még gyorsabban végbemegy (Knoche és mtsai, 1994, Reist és mtsai, 1998). A helyzetet tovább bonyolította, hogy a hidrolízis során keletkező metabolit, az 5-hidroxi-talidomid is aktív vegyület. Ezen kísérleti adatok megmutatták, hogy hiába azonosították a mellékhatásért felelős enantiomert, ennek jelenléte és keletkezése nem küszöbölhető ki, és a biztonságos használat nem garantálható. Fontos megjegyezni, hogy ez a racemizáció az újonnan fejlesztett IMiD-ek esetén is fennáll (Hansen és mtsai, 2020), és meg kell vizsgálni, hogy ez milyen sebességgel következik be, illetve ez mennyire befolyásolja a farmakológiai hatást. Ennek ellenére csak kevés közleményben vizsgálták a racemizációt, és a klinikára kerülő vegyületek enantiomertiszta formájának feltételezhetően inkább jogszabályozási és praktikussági okai vannak, mivel az S-enantiomereket természetes S-aminosavból lehet előállítani. Ami az eddigi vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a racemizáció kinetikája nagyban függ a szubsztituens-mintázattól. Egy 1994-es tanulmány megállapította a talidomid angiogenezist gátló hatását, ami annak onkológiás felhasználási lehetőségét előtérbe hozta (D’Amato és mtsai, 1994). Bár a vegyület 1998-ban Thalomid® néven még lepraellenes szerként került forgalomba, ugyanezen név alatt 2006-ban mielóma multiplex indikációra engedélyezték dexametazonnal kombinálva. Megjegyzendő, hogy ezt megelőzően 2005-ben a szerkezetileg nagyon hasonló lenalidomid hatóanyagot (Revlimid® néven) először vérszegénység egyes eseteire, majd szintén dexametazonnal kombinálva 2005-ben mielóma multiplex indikációra is engedélyeztették, szinte egy időben a Thalomiddal. 2013-ban a vegyületcsalád harmadik tagját, a pomalidomidot is engedélyeztette a Bristol-Myers Squibb Pomalyst® néven, ami a talidomidhoz képest előnyös tulajdonsággal rendelkezik, ami a tumorsejt- és a vaszkuláris erekre ható szimultán hatásában keresendő (D’Amato és mtsai, 2001). Használatával az interferon gamma (IL-2 és IL-10) felülszabályozása mellett az IL-6 alulszabályozása egyszerre érhető el, amely folyamatok hozzájárulnak az anti-angiogenezishez és a mielómaellenes aktivitáshoz (Lentzsch és mtsai, 2002). A talidomid és közeli analógjainak onkológiai felhasználása a fenotípusos megközelítés tipikus esete, egy piaci újrapozicionálással összekapcsolva. Ebben a fázisban még mindig nem tudták, hogy mi a pontos hatásmechanizmus, de már kaptak egy kezdeti képet arról, hogy milyen patológiás, onkológiai folyamatokat tudnak befolyásolni ezekkel az anyagokkal.