从1940年代开始，王世真对甲状腺素做了大量系统性的研究工作。 1950年和1951年，他首先发表了两类甲状腺素类似物的结构。其中一类具有拟甲状腺素的活性，另一类具有抗甲状腺素的作用。他对这些化合物进行了一系列的结构改造，并对这些化合物的结构与功能之间的关系进行了详尽的研究。他的这些工作在开创了一个新的研究领域——结构和功能关系的研究。 为了深入研究甲状腺素的作用机制，他于1952年研创出14C标记的甲状腺素，这个化合物的制备后来被作为国家级文献保存在美国文件研究所（ADI）。此外，他还制备了131I标记的二碘酪氨酸、三碘甲状腺原氨酸和甲状腺素。 王世真在甲状腺素生物学作用的研究方面做了多方面的工作。其中包括甲状腺素对各种酶的作用，对代谢的影响，对微生物的影响，对外分泌激素的影响以及甲状腺素与其他激素（如肾上腺素、肾上腺皮质激素）的相互作用等。通过这些研究，他提出了许多有独到见地的新的论点。例如，他利用14C-酪氨酸示踪的方法 1950年在美国衣阿华大学放射性研究所 1950年在美国衣阿华大学放射性研究所 研究甲状腺素的生物合成。结果发现，酪氨酸不但能够转变为甲状腺素，也能够转变为甲状腺中的碘化酪氨酸。碘化酪氨酸的确是甲状腺素生物合成的中间物，当时流行的观点仅仅把碘化酪氨酸当作碘的携带体，他证明这种观点是不正确的。他还发现甲状腺素在体外可以改变大鼠脑线粒体单胺氧化酶（MAO）的活性，这种改变与激素浓度有关。当时一般认为甲状腺素的作用机制是激素与细胞核上的受体结合，增加基因信息的转录，诱导特定蛋白质的合成，产生激素的生理效应。但他在采用纯线粒体组分进行实验，而不涉及细胞核受体及蛋白质合成体系时，仍可见到激素对酶的影响。因此他认为甲状腺素可以通过细胞核以外的其他途径产生作用。此外，他还提出了不同剂量的甲状腺素具有双向性作用的观点。他的这些观点对进一步深入研究甲状腺素的作用机制有重要意义。 标记化合物的研究和制备 早在1950年代，王世真留美时就标记合成了14C-天门冬氨酸、14C-甲状腺素等许多新的标记化合物，这些标记化合物也是世界上最早一批放射性标记化合物之一。回国以后，他在国内首先开展了放射性标记化合物的研制工作。他先后研制出14C-甲酸、14C-标记的多种氨基酸、14C-腺嘌呤和一系列131 I标记的标记化合物，如邻碘马尿酸、二碘荧光素、甲状腺素及其衍生物等。除此之外，他还为中国培养了第一批放射性标记化合物工作者。特别是他在中国医学科学院放射医学研究所任标记化合物研究室主任期间，在他的领导下，从1959年到1979年共合成、生产了总计多达100多种的标记化合物，极大地促进了中国许多基础与临床学科科研工作的开展。 实验核医学与临床核医学的结合 早在1970年代末，王世真 王世真 院士 王世真 院士 就提出在实验核医学的领域内开展以无放射性的稳定同位素作为示踪原子来进行临床医学的研究。1982年，在王世真的领导下，他的实验室首先制备出了15N标记的甘氨酸，同年用气相色谱/质谱/计算机（GC-MS）联用仪进行生物样品中放射性核素的定量，并将此法正式用于人体的代谢研究。以此为开端，他们用稳定放射性核素标记多种氨基酸，以此种示踪的方法较系统地进行了对慢性肾功能衰竭以及白血病患者中蛋白质、氨基酸代谢紊乱的研究，并针对其代谢特点开展了用必需氨基酸治疗的研究。除此之外，他们还相继开展了稳定放射性核素标记化合物的研究、双标记呼气实验、药物代谢等方面的研究工作。 在20世纪与21世纪之交，他主要从事标记奥曲肽（octreotide）的合成。过去此显像剂为荷兰独家生产。现该剂应用很广泛，适用于许多肿瘤的诊断。此外，他还筹建了正电子发射X线体层摄影（PET PECT）中心。现在该中心的图像水平不亚于国外先进水平。动物实验也在进行。