聚焦于多肽和蛋白质的人工改造（合成和修饰）以及蛋白质（染色质）翻译后修饰的功能和作用机制研究，主要研究方向包括以下方面：
1.靶向翻译后修饰的人造蛋白质的设计和合成
围绕染色质翻译后修饰、蛋白质泛素化或类泛素化等生理或病理调控过程，理性设计并定制合成特异性靶向的人造蛋白探针，应用于新型靶标鉴定、调控机制解析以及创新药物发现等研究，突破传统生物技术在相关研究中的瓶颈。
2.抗体药物设计和新型治疗策略探索
围绕抗体类生物大分子药物，1）发展定点化学修饰和改造技术，产生抗体偶联物的新型生成技术和创新分子结构，如双、多特异性抗体的“即插即用”构建平台、抗体偶联药物（包括抗体-化合物、抗体-多肽、抗体-核酸等）的分子构建技术，并探索其在靶向治疗或临床诊断方面的应用；2）针对特定疾病，开展基于抗体偶联物的新型靶向策略研发，如发现细胞外靶标的靶向降解新策略和新机制、以单一抗体偶联物实现癌症等疾病的多机制联合靶向治疗等。
3.多肽药物的发现和结构改造
针对肿瘤、神经精神等疾病的重要靶点，开展创新多肽药物发现研究，包括理性设计或高通量筛选发现活性多肽，通过环化、化学修饰等进行分子结构改造以提升其活性和稳定性，开发针对多肽的分子递送策略，并结合细胞、动物等模型评价发现候选多肽药物。