ヨウ化ナトリウム共輸送体（NIS）遺伝子を付加されたウイルスを腫瘍細胞に感染させると、腫瘍細胞にNISが発現しヨウ素が集積される。放射性ヨウ素を用いた治療と組み合わせると、腫瘍局所への放射線療法が可能となり、甲状腺癌の治療に用いることができる。ガンマカメラを用いると放射性ヨウ素の集積箇所を可視化でき、ウイルスの感染箇所を確認できる。この手法はアデノウイルス、麻疹ウイルス、牛痘ウイルスでそれぞれ前臨床試験が成功している。
血管新生は腫瘍の増大に必須の要件である。血管新生はウイルスベクターで腫瘍に組み込む事が可能ないくつかの遺伝子で妨げることができ、血管新生の抑制と腫瘍内部の酸素欠乏を引き起こす事ができる。担癌マウスにアンギオスタチンとエンドスタチンの遺伝子を含むウイルスを感染させる事で、腫瘍成長が阻害された。抗血管新生抗体の遺伝子を含む牛痘ウイルスと血管新生を阻害するHSV1716変異を持つ牛痘ウイルスで、抗癌活性の増強が示された。
ウイルスを自殺遺伝子を運ぶベクターとして用い、別に投与された無毒性のプロドラッグを代謝する酵素を生成して細胞内で細胞毒性を発現させて周囲に拡散し、隣り合った細胞を殺す事ができる。チミジンキナーゼ自殺遺伝子を持つ単純ヘルペスウイルスの一つは、臨床試験が第III相まで実施された。SVSチミジンキナーゼは、プロドラッグであるガンシクロビルをリン酸化し、DNA合成経路に紛れ込ませてDNA合成を阻害する。腫瘍溶解性ウイルスの腫瘍選択性は、自殺遺伝子が癌細胞内のみで機能することを保証するが、のみならず周囲の癌細胞に「傍観者効果」を及ぼす事がいくつかの自殺遺伝子系で観察されている。
研究所や診療所で実験中のウイルスに感染している細胞を検出する単純な方法があることは有意義である。これはウイルスに「レポーター遺伝子」を組み込んで蛋白質マーカーを発現する様にと掛けておく事で実現される。一例として、緑色蛍光タンパク質（GFP）が挙げられる。これは感染細胞中で産生され、青色光を当てた時に緑色の蛍光を発する。この手法の長所は、患者の表在性感染部位でのウイルス感染を非侵襲的に速やかに確認できることにある。生きている細胞での可視マーカーのもう一つの実例としてルシフェラーゼが挙げられる。ルシフェラーゼはホタルが持つ酵素ルシフェリンの存在下で発光し、特性のカメラでその様子を捉えることができる。大腸菌の酵素β-グルクロニダーゼおよびβ-ガラクトシダーゼの遺伝子を持つウイルスが存在する。これらの酵素は、特定の基質があると色素を生成するので、感染細胞を可視化して遺伝子の発現を確認することができる。
アデノウイルスの腫瘍選択性を高める方法には、大きく分けて形質導入法と非形質導入法の2つがある。形質導入法には、ウイルスの外殻蛋白質を改変して腫瘍との親和性を高め、同時に非腫瘍細胞への侵入を減少させる方法がある。この方法では腫瘍選択性は主にアデノウイルスとHSV-1で用いられるが他のウイルスでも使用可能である。非形質導入法には、ウイルスのゲノムを編集してがん細胞内でのみ複製できるようにする方法があり、主にウイルスの弱毒化を目的として行われる。遺伝子の転写をターゲットとする事もあり、この場合はウイルス複製を腫瘍特異的プロモーターの制御下に置く。適切なプロモーターは腫瘍内で活性で正常組織内（特に血中に流出したウイルスに最も曝される肝臓）で不活性なものである。この様なプロモーターはいくつも発見され、癌治療への応用が研究された。同様にウイルスの複製過程はmicroRNA標的改変部位あるいはmiRNA応答因子（MRE）で調節される。健康な組織と腫瘍との間のmiRNAの発現の差は、標的とする組織でウイルスが複製せず腫瘍内で複製するという機能の実装を可能にしている。形質導入法と非形質導入法の双方を使用すると、片方のみを使用した場合より効果的にウイルスをデザインできる。
2016年12月15日付で、兵庫との選手契約を正式に締結した。阪神、ヤンキース、オリックス時代と同じ背番号29となった。この時点ではオープン戦や練習試合のみ出場できる練習生契約で、体調などが整った場合にリーグ戦に出場できる本契約へ移行することが想定されていた。同月22日に臨んだ記者会見では、「1年間ずっと練習してきたので、野球に対する思いはまだまだ残っているが、（NPBへの復帰など）先のことはまだ考えていない。まずは、（兵庫の選手としてリーグ戦で）1シーズンしっかり投げられるように身体を仕上げたい」との抱負を述べた。2017年には、3月31日付で、兵庫と支配下選手契約を結んだことを発表。4月には、2日のリーグ開幕戦で救援投手として2年振りの公式戦登板を果たすと、先発投手として臨んだ20日の試合では6回無失点の好投でBFL初勝利を記録した。その一方で、6月には「何とか、もう一段階（レベルを）上げて、自分の球を投げて、気分よく終わりたい。1年間しっかり投げて納得いく形になれば、潮時かなと思っています」という表現で、この年限りで現役生活を終える可能性を示唆していた。結局、BFLの公式戦全体では、11勝0敗、防御率1.09、94奪三振という好成績をマーク。2年間のブランクを感じさせない投球で、最多勝利・最優秀防御率・最多奪三振のタイトルを獲得した。10月5日には、兵庫の一員として、阪神鳴尾浜球場で阪神二軍との練習試合に先発。3回を投げて1被安打1失点という内容で、古巣のマウンドを後にした。なお、試合後には「やりきった感はあります」とのコメントを残す一方で、自身の去就については「すべて終わってから考えようと思います」として明言しなかった。シーズン終了後の11月27日、契約満了となる11月30日をもって兵庫を退団することが発表された。発表に付されたコメントで、「このまま引退という事は考えておらず、現役は続行するつもりで一旦休養に入りたい」と述べるとともに、今後も「何らかの形」で兵庫に関係する意向を示している。