1.对6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G-6-PD）的研究：通过对两个X染色体杂合子G-6-PD缺乏的黑人女性真性红细胞增多症患者的研究发现，本病红细胞、粒细胞和血小板均显示仅含有一种A型同功酶，而正常人血细胞中含有两种G-6-PD同功酶，即 A型和B型；检测没有受本病影响的组织皮肤成纤维细胞却具有正常的A型和B型同功酶，说明受累及的细胞来自单一种类的造血干细胞。而这种异常增殖的克隆具有如下特点：①、从单一细胞起源，持续增殖；②、异常克隆抑制正常克隆，晚期正常克隆消失；③、异常克隆具有细胞遗传学不稳定性，临床上可见真性红细胞增多症患者转化为急性白血病。另外，应用X染色体连锁基因次黄嘌呤磷酸核糖基转移酶（HPRT）和磷酸苷油酸激酶（PGK）限制性内切酶片段多态性分析（RFLP），也证实本病为克隆性疾病，而且由于证实B淋巴细胞也来自同一克隆，即病变不仅累及红系、粒系、巨核系，而且也累及淋巴细胞系，因此，本病系一种多能造血干细胞克隆性疾病。
2.对染色体核型的研究：真红患者的染色体异常也并非少见，约20%左右的患者有细胞遗传学的改变，然而，很多这类患者最终也不会发展为真性红细胞增多症。出现频率最多的染色体异常有1q，8，9或9p三体，del13q，del20q，13或 20的间隙性缺失（Interstitial deletions）,偶尔可出现复合性缺损（Multiple defects）。绝大多数患者无家族史，少数患者家族中有同类患者，但遗传规律不明显。
3.对细胞因子的研究：将本病患者的骨髓及外周血单个核细胞进行体外红细胞集落生成单位（CFU-E）的培养发现，不加红细胞生成素（EPO）也可以形成红细胞集落，当对本病患者的骨髓体外培养生成的红细胞集落中加入抗红细胞生成素抗体，即可抑制红细胞集落的生成；而正常人细胞则必需加入EPO才能生成红细胞集落；另外，临床的观察研究也发现，真红病人的静脉放血会引起血浆和尿排泄物中的 EPO含量增加，这些含量随红细胞增多的恢复而下降。这些实验和观察结果表明，真红病人的红细胞是一种非控制的肿瘤性增生或自主性红细胞增生，同时也提示本病体外实验生成的红细胞集落对EPO的调解是有反应的，也是就是说本病的红细胞也是受到EPO的调节的。然而，影响真红患者对EPO产生异常效应的因素，目前尚不清楚。体外细胞培养发现，真红病人红系前体细胞对EPO较正常敏感，但随后的研究又发现本病患者红系前体细胞对IL-3、GM-CSF、 SCF（Stem Cell Factor，干细胞因子）以及IGF-1（Insulin-Like Growth Factor，胰岛素样生成因子）更为敏感，尽管如此，却没有证据得出其对造血磷酸酶SHP-1具有负性调节作用的结论，其机制不明。另一方面，对真红患者红细胞生成素受体（EpoR）的研究表明，大多数患者未发现任何异常，但在家族性红细胞增多症患者中，发现有EpoR基因突变。目前，已发现一种插入突变造成羟基端6个氨基酸的丢失，还发现点突变谷氨酸被精氨酸替代，使TGG变为终止子TAG，造成EpoR蛋白质羟基端70个氨基酸丢失。突变后的 EpoR对红细胞生成素异常敏感，因而导致患者血清中微量EPO就可以刺激红细胞集落的生成。
4.对酪氨酸激酶的分子学研究：尽管目前已经明了真红是造血干细胞的克隆性疾病，但是对于其发生的分子机制仍未阐明。最新近的体外实验研究发现，酪氨酸酶抑制剂甲磺酸伊马替尼能够抑制真性红细胞增多症患者的自发红系造血，提示疾病的发生可能与酪氨酸激酶有关。JAK2属于JAKs（Janus Kinases/Just Another Kinases）激酶家族，基因定位于9号染色体短臂2区4带，由7个同源结构区构成（JH1~JH7）（JAK Honology Domain，JH），其羧基端JH1为激酶结构，具有酪氨酸激酶活性，紧邻的为JH2结构域，对JH1激酶活性具有负性调节作用。正常生理条件下，红细胞生成、分化、成熟受EPO的调控。EPO与红细胞膜上受体（EpoR）相结合，使之发生构象改变，使得胞浆内与EpoR结合的JAK2磷酸化激活，继而活化胞浆内多种信号转导因子，如STAT，MAPK，PI3K等，维持红系祖细胞的存活，并促进其增殖与分化。通过DNA测序或等位基因特异性聚合酶链反应方法，研究发现在65%~97%的真红患者的粒细胞中发现不同程度的JAK2V617F突变。该基因突变位于JAK2基因第1849位，原来的鸟嘌呤（G）被胸腺嘧啶（T）所取代，使得原位于JH2第617位缬氨酸错义编码为苯丙氨酸，其空间构象发生改变，失去对JH1的抑制作用，导致JAK2的激酶活性增强，促进红系发生；这种突变还可以通过抑制细胞死亡受体信号途径，影响红系祖细胞的凋亡过程，使得红系祖细胞获得增殖和抗凋亡的能力，导致红细胞造血失调；JAK2V617F突变可促进细胞由G1期向S期的转换，导致DNA合成增加；当将JAK2V617F突变体转染到JAK2、STAT5缺陷细胞株γ-2A后，在无EPO刺激下能激活STAT介导的转录途径，并能使细胞对各种细胞因子的敏感性提高。因此，由于JAK2V617F突变，促进了细胞由 G1期向S期的转化，导致细胞获得较强的增殖能力和抗凋亡能力，红系祖细胞对于细胞因子的敏感性增强以及内源性红细胞集落形成增加，从而导致真性红细胞的发生。
总之，真性红细胞增多症的确切发病机制尚不十分明确，由于多种因素的作用使其多能造血干细胞发生了克隆性紊乱而致使其发生非控制的肿瘤性增生，同时，本病的红系祖细胞对红细胞生成素和某些生长因子的超常敏感以及红系细胞抗凋亡能力增强，从而导致本病发生。因此，目前认为，真红是一种髓系的累积性紊乱而不是髓系的增生性紊乱。正是由于本病的克隆性特征因而使真红具有向白血病转化的可能性，也可以因巨核细胞的克隆性异常，常有纤维源性的生长因子异常分泌而使其能够向骨髓纤维化发展。然而，真红伴随的血栓并发症主要是由于红细胞压积增加，血液粘稠度功能性增加所致，同时，血管壁与红细胞和血小板克隆数量增加的相互作用可引起白细胞粘附性增强，并促进白细胞和血小板的活化，这些因素也会导致真红病人有易栓性倾向。
