김규원 박사는 암세포의 증식과 전이는 물론 여러 인체 질환에 중요한 혈관생성기전을 집중적으로 연구하여, 새로운 혈관 생성조절 단백질을 분리하고 그 분자기전을 규명하여 혈관생물학 분야에서 세계적인 성과를 이룩하였다. 김박사는 혈관 생성 조절 단백질이 산소농도에 따라 아세틸화라는 새로운 구조 변형에 의해 단백질의 안정성이 변화됨으로써 그 기능도 변화한다는 사실을 최초로 밝혀 아세틸화에 의한 단백질의 구조변형과 혈관생성의 조절에 관한 새로운 연구 성과를 이룩하였다. 김박사의 이러한 연구결과는 산소농도에 따라 혈관생성 단백질의 안정성이 조절되는 분자기전을 규명한 것으로 혈관의 생성과 발암 과정의 해명에 획기적인 연구성과를 이룩한 것으로 평가받고 있다.
또한, 김박사는 뇌발생과정에서 뇌혈관장벽(Blood-Brain-Barrier, BBB)으로 혈관분화가 일어나는 기전을 처음으로 해명하여 허혈성 뇌혈관 질환을 포함한 뇌질환 발생과정에서 혈관의 손상 및 재생 기전을 밝히는데 매우 중요한 연구결과를 제시하였다. 이로써 지금까지 거의 알려지지 않은 뇌혈관의 분화와 그 기능에 대한 새로운 연구영역을 개척하고 있다. 혈관의 생성과 분화에 관한 김박사의 연구업적은 인체 혈관계의 발생과 분화라는 기본적인 생명현상에 대한 이해뿐만 아니라, 암이나 뇌혈관질환등 인체질환의 규명과 치료에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다.