ד"ר הייתם עמל סיים את לימודי התואר הראשון בבית הספר לרוקחות, הפקולטה לרפואה באוניברסיטה העברית בשנת 2007. תואר שני בפרמקולוגיה ומדעי המוח עשה בפקולטה לרפואה באוניברסיטת תל-אביב, שם גילה כי מתן יחיד של מינון נמוך במיוחד של Δ9-tetrahydrocannabinol (THC, המרכיב הפסיכואקטיבי במריחואנה) מוביל לחסרים קוגניטיביים ארוכי טווח (פורסם בשנת 2010). במהלך הדוקטורט שלו בפקולטה להנדסה כימית בטכניון, עסק רבות בכימיה אנליטית, ניתוח נתונים גדולים וטכנולוגיית ננו-חיישנים. הוא שילב את כל השיטות הללו בכדי להבין את המסלול הביוכימי של תרכובות אורגניות נדיפות הנפלטות מתאים פתולוגיים, מה שמסייע לחשוף את טביעת האצבע הכימית של מחלות שונות באמצעות נשימה. 12 מאמרים סיכמו את עבודת הדוקטורט שלו. הוא פרסם אחת מעבודתיו באחד העיתונים היוקרתיים בתחום הגאסטרו בעיתון - GUT (IF=17.5), אשר נרשם ב"F1000 Prime Reports" כבעל משמעות מיוחדת בתחום.
הוא התקבל להמשיך את לימודיי הפוסטדוקטורט באחד המכונים הטובים בעולם, ב- MIT. לאורך הכשרתו המדעית במחלקה להנדסה ביולוגית ב- MIT, הוא הוביל לגילוי, לראשונה בספרות, של הקשר בין תחמוצת החנקן והפרעת הספקטרום האוטיסטי (ASD). עוד גילה שמוטציה יחידה מבוססת-אנוש ב- ASD ובמודל עכברי של מחלת אלצהיימר (AD) מובילה להשפעות על חלבונים קריטיים ועל תהליכים ביולוגיים ואיתותים בתא העלולים לשנות תפקודים עצביים וסינפטיים. הוא פרסם את עבודותיו בכתבי העת המובילים בתחום הפסיכיאטריה.
במהלך הקריירה שלו קיבל הייתם פרסים ומלגות רבות: פרסי המועצה להשכלה גבוהה לתואר שלישי ולפוסט-דוקטורט, מלגת ה- MIT- הטכניון לפוסטדוקטורט עבור סטודנטים המזהירים ביותר, פרס משרד המדע, הטכנולוגיה והחלל; פרס הצטיינות מכנס ISOBM, פרס הצטיינות מחקר מטעם הטכניון ואחרים.
בשנת 2019 מונה ד"ר עמל לפרופסור משנה (מרצה בכיר) במכון לחקר התרופות, בית הספר לרוקחות, הפקולטה לרפואה באוניברסיטה העברית. מעבדת עמל משתמשת בטכנולוגיות אומיקס מתקדמות בשילוב שיטות ביו-אינפורמטיקה, פרמקולוגיות, ביוכימיות, ביולוגיות והתנהגותיות לחקר הפרעות בספקטרום האוטיזם, מחלת אלצהיימר והפרעות נוירולוגיות אחרות. יתר על כן, מעבדת עמל מעוניינת בתפקיד של תחמוצת החנקן ו- S-nitrosylation בהפרעות אלה. המטרה הסופית של מעבדת עמל היא להבין את המנגנונים המולקולריים, לגלות אסטרטגיות טיפוליות חדשות ולגלות סמנים ביולוגיים מוקדמים לאבחון ב- ASD והפרעות נוירולוגיות אחרות.
