体外研究发现，褪黑激素对137Cs的γ射线(150cGy)所造成的人体外周淋巴细胞染色体损伤有明显的保护作用，且呈剂量—效应关系；对自由基产生的物理和化学致突变性和致癌性有拮抗作用。体外试验表明，褪黑激素对自*霉素C引起的致突变性也有保护作用。褪黑激素能降低化学致癌物(黄樟素)诱发的DNA加成物的形成，防止DNA损伤。研究人员研究了褪黑激素对H22肝癌小鼠的抗肿瘤作用，发现能抑制荷瘤小鼠的肿瘤生长，延长其存活时间，与IL-2存在明显的协*性。Danforth等分别测定了正常、乳*癌和乳*癌易患者3组妇女的24 h血浆褪黑激素水平，结果正常妇女有昼夜节律；乳*癌患者的白昼节律与原发瘤的甾体受体量明显相关。在雌激素(ER)或黄*酮(PR)受体阳性者昼至夜血浆褪黑激素均值显著低于ER或PR阴性肿瘤病人，并与原发瘤中ER或PR受体量呈明显负相关，表明褪黑激素与激素依赖性人乳*癌有一定相关性。褪黑激素通过骨髓T-细胞促进内源性粒性白细胞巨噬细胞促进积聚因子的产生，可作为肿瘤的辅助治疗。