Les exosomes portent des signatures moléculaires telles que des miARN spécifiques, des protéines et des lipides qui peuvent indiquer la présence d'un cancer. Leur accessibilité dans les fluides corporels les rend précieux pour les diagnostics non invasifs, particulièrement utiles pour la détection précoce de cancers tels que le cancer du poumon, le cancer colorectal et le cancer du pancréas. En outre, l'analyse des exosomes permet aux cliniciens de suivre l'évolution de la maladie et la réponse au traitement en suivant les changements de leur contenu moléculaire au fil du temps. Par exemple, une diminution des miARN oncogènes peut suggérer une réponse positive à la chimiothérapie. Les exosomes sont également à l'avant-garde des applications de la biopsie liquide, offrant une alternative moins invasive aux biopsies tissulaires traditionnelles en reflétant le paysage génétique et protéomique des tumeurs, fournissant des informations sur les mutations, les mécanismes de résistance et la présence de cellules souches cancéreuses.