Diversi markers molecolari, nello specifico la galectina-3, citocheratina-19 e Hector-Batifora-Mesothelial-1 (HBME-1), sono stati proposti per migliorare l'accuratezza diagnostica dell'agoaspirato. Anche l'uso di marcatori genetici è stato proposto, con particolare successo nel caso dei kit per l'individuazione della mutazione BRAF-V600E (vd. successivamente capitolo “Biologia”). Proprio la ricerca di questa mutazione sembra correlare con una maggiore aggressività, maggior rischio di recidiva post-operatoria, un rischio più alto di invasione vascolare, e una maggiore resistenza alla terapia con radio-iodio. L'esecuzione del test per la mutazione BRAF-V600E potrebbe non essere cost-effective in tutti i pazienti da sottoporre a FNAc, e il suo potenziale per migliorare la selezione dei noduli da portare all'intervento chirurgico potrebbe non essere così elevato. D'altro canto, quando i patologi individuano lesioni citologiche che fanno propendere il sospetto diagnostico verso un PTC, l'esecuzione del test potrebbe portare a maggiori informazioni rispetto al risk-staging del paziente e alla sua prognosi, candidandosi come fattore prognostico in grado di modificare la radicalità dell'intervento chirurgico da proporre. Ancora dibattuto, seppur sempre più al centro del dibattito scientifico, il ruolo dei microRNA all'esame citologico: ai risultati incoraggianti, sarà necessario affiancare un poderoso studio prospettico in grado di identificare l'accuratezza diagnostica di queste metodiche.