刘德培在基因表达调控与基因治疗研究中，发现β珠蛋白基因簇红系增强子HS2及其关键位点，建立BAC介导的α/β珠蛋白基因簇转基因动物模型，发现α-基因簇活性染色质构象（ACH）中珠蛋白基因与看家基因共用转录工厂，发现β基因簇MAR间协同染色质高级构象，发现马利兰可显著增强贫血恒河猴与地贫患儿的胎儿型珠蛋白基因表达，用杂合寡核苷酸实现了β基因的定点修复并提出复制叉渗漏寡核苷酸掺入假说，利用TALEN和CRISPR技术结合同源重组实现珠蛋白基因的定点修复。在心血管疾病发病机制研究中，建立ApoAI/CIII/AIV载脂蛋白基因簇转基因动物模型并发现ApoCIII增强子的调控机制，发现A20在心梗后能明显改善心脏综合功能，发现对氧磷酶（PON）基因簇能抑制动脉粥样硬化斑块形成并稳定斑块，系统研究和阐述Sirtuins基因家族成员在心血疾病中的作用。