يعمل عمرو سعد الدين باحثًا بمرحلة الدكتوراه في برنامج نماذج الأمراض والتطور والعلاجات في كلية بايلور للطب بمدينة هيوستن في ولاية تكساس الأمريكية، مدعومًا بزمالة من معهد الوقاية من السرطان وأبحاثه في ولاية تكساس.

يرتكز بحثه العلمي على التقاطع بين علوم أعصاب السرطان، وعلم الجينوم الحاسوبي، وأورام الأطفال. وبفضل خلفيته العلمية المتنوعة التي تشمل الطب الجزيئي، والمعلوماتية الحيوية، وتصنيع العلاجات الجينية، فإنه يقدم منظورًا متعدد التخصصات يهدف إلى فهم الأسس الجزيئية لأورام الدماغ لدى الأطفال، والمساهمة في تطوير استراتيجيات علاجية أكثر دقة وفعالية.

تركّز أبحاث سعد الدين على فهم  إسهام الاضطرابات الكروموسومية في نشأة أورام الدماغ لدى الأطفال، مع تركيز خاص على الورم الأرومي النخاعي والإيبنديموما. ويعتمد في أبحاثه على نماذج حاسوبية متقدمة وتقنيات علم الجينوم أحادي الخلية والمكاني لتحليل الآليات الجزيئية والخلوية الكامنة وراء هذه الأمراض المدمرة، والتي تُعد من أكثر أورام الدماغ الخبيثة شيوعًا وعدوانية لدى الأطفال.

يطمح سعد الدين إلى توسيع آفاق أبحاث أورام الدماغ لدى الأطفال من خلال توظيف تقنيات التسلسل الجيني المتقدمة، بما في ذلك تحليل النسخ الجيني المكاني وعلم الجينوم ثلاثي الأبعاد. وتتمثل رؤيته في إنشاء خريطة شاملة وعالية الدقة للاضطرابات الكروموسومية وتأثيراتها اللاحقة على مستوى الخلية الواحدة، بهدف التعرف على نقاط ضعف علاجية جديدة في كلٍ من الورم الأرومي النخاعي والإيبنديموما.

ومن خلال الربط بين البيولوجيا الحاسوبية وعلوم أعصاب السرطان التجريبية، يسعى إلى تحويل هذه الاكتشافات العلمية إلى استراتيجيات علاجية دقيقة تسهم في تحسين فرص العلاج وجودة الحياة للأطفال المصابين بأورام الدماغ.

وقد نشر عمرو سعد الدين أبحاثه في عدة دوريات، ومنها:

 Cancer Research Communications,Nature, Science Advances, Elife