通过对新技术尤其是单细胞分析技术的开发和利用，探索调节干细胞命运的程序，进而尝试运用合成生物学手段对细胞命运进行主动改造。
原核生物和真核生物基因表达调控的定量化、模块化设计，计算机辅助设计基因线路及应用，合成微生物群落。
新型生物技术平台及发酵过程的优化与放大
基因和基因组的合成、组装及转移技术开发；基因组的设计与构建；合成生物的改造与优化。
编码细胞合成人工生物结构，并将人工编码的细胞用于生物医学的研究与开发，如疫苗开发、癌症治疗等。
研究领域：1、NK细胞生物学；2、肝脏免疫学；3、天然免疫系统与重大疾病。
生物传感、纳米生物学和细胞分子影像技术及其在生物医学领域中的应用。
微生物组群落结构与宿主代谢组学的关联分析，微生物宏基因组、菌种泛基因组等。
泌尿生殖系统肿瘤、男性不育的发病机制和转化医学研究。
膜蛋白元件的定向进化、应用微生物学，以及合成生物学科发展政策与伦理研究。
基因组学，生物信息学，计算生物学，测序技术，肿瘤基因诊断，微流控诊断
平面细胞极性在发育和疾病中的Wnt调控
