分子生物学实验室是国家中医药管理局于2009年认定的省部级重点实验室，依托单位为中国中医科学院基础理论研究所，主任为马雅銮研究员。
在张杰教授的带领下，逐渐形成了一支由研究员、副研究员、博士、硕士、技术人员组成的科研队伍。骨干专家张杰博士、研究员，主要研究方向为以分子生物学实验技术为手段，从分子生物学角度对中医基础理论的科学内涵进行实验研究，观察中医药对机体基因表达、蛋白质表达、生物活性物质和机体代谢物的影响，在分子生物学水平进行证候物质基础、中药复方作用机制、证候与基因多态性的关系及不同治则治法作用机理等中医基础理论方面的实验研究。

一、基因组学技术服务
提供组织、细胞DNA和RNA提取技术，核酸（DNA、RNA）电泳分离及定量测定技术，PCR（多聚酶链反应）技术及RT-PCR（反转录PCR）技术，核酸分子杂交技术等基因组学实验技术服务。
二、蛋白质组学技术服务
提供组织、细胞蛋白质的提取、分离纯化及定量测定技术，蛋白质双向凝胶电泳技术，蛋白质印迹技术（Western-blot）等蛋白质组学实验技术服务。
三、基础研究与机理研究服务
以分子生物学实验技术为手段，开展中医药对机体基因表达、蛋白质表达、生物活性物质和机体代谢物的影响研究，进行证候物质基础、中药复方作用机制、证候与基因多态性的关系及不同治则治法作用机理等中医基础理论方面的实验研究。已在动脉粥样硬化方面进行了活血化瘀、健脾化痰和痰瘀同治三种治法的比较研究，证明痰瘀同治效果最佳。
四、其他技术服务
提供微生物培养技术，各种生化物质及各种细胞因子的测定技术。