1. 针对胰腺癌的药物设计和递送： 胰腺癌被称为“癌症之王”，目前仍然严重缺乏有效治疗药物。胰腺癌独特的生理学、肿瘤生物学、肿瘤免疫微环境，等众多因素导致了这一困境。我们致力于理解和利用胰腺癌对白蛋白的转运和代谢机制，从而设计用于胰腺癌治疗的新药和药物递送策略。与此同时，我们也探索一些药理机制独特的天然产物用于胰腺癌治疗的可能性。 2. 针对视网膜疾病的药物设计和递送: 随着人口持续老龄化，年龄相关黄斑变性、糖尿病性黄斑水肿、青光眼等致盲性视网膜疾病也持续攀升。针对这些眼底疾病最有效的给药方式是玻璃体内注射。然而，药物的分子设计和递送，极大影响了该类药物的药理活性、长效性、可注射性、长期稳定性，等关键特性，从而大大影响疗效，依从性，和最终疾病进展的控制效果。我们持续理解药物靶点结构和功能的关系，探索蛋白药物的结构对其生物药剂学性质的影响，在此基础上，通过工程化设计新型蛋白药物，实现对多种眼底疾病的高效治疗。 3. 多类药物的物理和生物药剂学: 随着新药类型的不断演变和迭代，我们持续研究难溶难吸收药物（BCS 2/3/4类，不符合“利平斯基五原则“的药物，包括小分子化药、多肽，等）、抗体和融合蛋白，等各类药物的药物-药物、药物-辅料、制剂-生物组织之间的相互作用，以及这些相互作用对各类药物制的物理稳定性、口服生物利用度、吸收路径和药代动力学，等物理和生物药剂学性质的影响。

专注体液免疫应答调节机制，研究如下问题： 1. 生发中心反应关键性细胞互作的分子机理； 2. 细胞互作的定性及定量特点如何参与细胞命运选择； 3. 生发中心及滤泡组织结构的时空动态演化特点及分子调控机制； 4. 以上3个层次的调控如何协同，既保持有效应答又同时避免自身反应； 5. 记忆B细胞、长寿浆细胞发育与维持机制及疫苗应用； 6. 中枢系统神经回路对免疫应答的调控机制。

细胞生物学和神经发育。我们以模式动物和哺乳类细胞为对象，综合运用超分辨活体成像、冷冻和常温电镜技术、条件性基因编辑和生化分析等方法，研究细胞骨架和信号分子调控不对称细胞分裂、定向细胞迁移、以及纤毛发生的机理。

大脑神经系统是如何组装的以及如何调控动物的行为和认知一直是神经科学的研究热点和终极目标之一。我们运用神经生物学（如电生理和成像）、遗传学、分子、细胞和发育生物学等方法研究大脑的有序组装和有效运行机制，集中于活体神经干细胞的调控、神经细胞的产生分化、神经环路的精准组装和运行以及动物行为的神经基础，同时致力于与神经发育相关的重大疾病如小脑症和自闭症的致病机制研究。

李栋课题组致力于光学显微成像技术的研制与应用工作，先后开发了:（1）条纹激活非线性结构光显微镜; （2）掠入射结构光超分辨显微镜;（3）合理化深度学习超分辨成像框架等技术方法，并利用这些新型成像技术开展细胞与发育生物学研究，可在高时空分辨率下连续捕捉细胞内生物过程的动态分子事件，提供与测序、生化、质谱等方法相互补的时空动态信息。