目前研究較多的自殺基因主要有單純皰疹病毒-胸腺嘧啶核苷激酶（HSV-tk）和大腸桿菌胞嘧 啶脫氨基酶。HSK-tk首先由Mcoiten等于1986年報告，腫瘤細胞基因修飾后表達HSV-tk。1990年報告應用逆轉錄病毒載體轉導HSK-tk基因治療腫瘤，并對隨后應用GCV敏感。
GCV是一種核苷酸類似物，它在tk作用下形成一磷酸丙氧鳥苷，然后再轉化為三磷酸丙氧鳥苷，作為鏈的終止劑，干擾細胞分裂時DNA的合成，最終導致細胞阻抑或死亡。
Culver等1992年報道，盡管只有一部分腫瘤細胞轉導HSK-tk，應用GCV后卻引起戲劇性的腫瘤抑制或遇縮，不但轉基因的腫瘤細胞被殺滅，而且周圍大量未轉染的細胞也被殺死。這種現象就稱為旁觀者效應。
由于哺乳動物細胞內不含有CD基因，轉導CD基因的細胞可將無毒性的5-FC轉化為對哺乳動物細胞有毒性的5-FU，從而導致細胞死亡。Huber等1991年報告，通過逆轉錄病毒載體轉導CD基因，結合應用5-FC)治療肝細胞癌，在該系統中引發旁觀者效應。Huber等報告4%的腫瘤細胞在轉導CD基因后即可產生明顯的抗腫瘤效應。
Caneo等報告自殺基因除引起大部分腫瘤細胞死亡消退外，殘余腫瘤表現大量纖維化反應。平均癌細胞數量比對照組減少60%以上。有些腫瘤中癌細胞完全消失，并且在癌細胞壞死的腫瘤組織中發現有巨噬細胞和CD4+、CD8+淋巴細胞，表明局部有特異性主動免疫反應發生。