Data fra in vitro- undersøgelser samt kliniske forsøg synes at pege i retning af, at de immunmodulerende, antiinflammatoriske og antineoplastiske virkninger af thalidomid er forbundet med supprimering af en for kraftig tumornekrosefaktor- alfa( TNF- α) - produktion, nedregulering af udvalgte celleoverflade- adhæsionsmolekyler involveret i leukocytmigration samt antiangiogenetisk aktivitet.
In vitro katsete ja kliiniliste uuringute põhjal oletatakse, et talidomiidi immunomoduleeriv, põletiku - ja kasvajavastane toime võib olla seotud tuumor- nekroosfaktor alfa supressiooniga (TNF- α), vähendades endoteelirakkude adhesiooni ja mõjutades migratsiooni ning mikroveresoonte formeerumist.