（1）合成生物学（微生物代谢产物高产菌株高通量筛选方法的建立及应用）

   开发用于微生物单个活细胞水平的代谢产物特异性、高灵敏检测生物传感器件，应用生物传感器建立目的产物高产菌株的高通量筛选方法、研究生理条件下代谢调控机制等科学问题。

   应用荧光纳米粒子、荧光标记抗体、核酸适配体荧光探针等，实现生物分子的活细胞荧光标记；构建生物分子的新型荧光标记方法，结合现代显微镜技术、流式分选技术等，对生理或疾病状态下活细胞内的生物分子进行定位、转运、定性、定量检测研究，开发诊疗一体纳米器件。

（2）重要蛋白分子靶标研究

针对新陈代谢、生长发育等生理活动或疾病发生、发展以及衰老、死亡相关的重要蛋白，研究这些靶蛋白及药物在疾病进展、治疗过程中发挥的作用，分析这些重要蛋白和药物（如抗体、小分子药物）的空间结构变化与功能的关系和影响，揭示这些重要蛋白在生理活动及疾病发生、发展和控制过程中的分子机制。

在深入了解疾病发病机制的基础上，以人类重大疾病相关蛋白分子为靶标，开展活性多肽、抗菌肽、噬菌体裂解酶、全人源全长抗体及抗体片段、纳米抗体、新型抗体等相关研究，进行疫苗、抗体药物生物诊断试剂即时体外检测诊断及新型制剂大分子药物载药系统输送研究开发。

（3）微生物与宿主细胞相互作用机制研究

微生物与宿主细胞的互作是一场“生死攸关”的博弈。在活细胞内实时动态解析特定时、空内二者互作的机制，更真实地还原感染事件，为抗微生物感染及相关疾病药物的研发奠定理论基础。利用多重荧光标记实现对病原微生物侵染宿主细胞过程的实时动态研究，结合分子、生化等手段综合揭示病原微生物感染的机制；研究感染过程中微生物与宿主细胞互作及相关机制在感染中的功能，如微生物感染对宿主细胞线粒体质量控制的影响，相关线粒体变化在感染及感染相关疾病发生、发展中的作用。