肿瘤恶性增殖程度，治疗效果，复发情况具有相关性。有报告指出在前列腺癌症中，胸苷激酶能够如同PSA（前列腺特异抗原，目前前列腺癌中使用最频繁的肿瘤标志物）一样提供辅助参考。PSA提示肿瘤大小，而TK提示肿瘤增殖速度。对于其他实体肿瘤，如小细胞肺癌，乳腺癌，胃癌，肾癌，膀胱癌等都有应用价值。非恶性肿瘤而造成血清胸苷激酶升高的原因有维生素B12缺乏引起的恶性贫血，病毒感染（部分由于疱疹病毒） 或正处于创伤、手术恢复期。
恶性增殖风险评估.由于胸苷激酶1与细胞增殖的相关性，近些年来，有