Avec Carol Greider, elle publie en 1985 l'identification d'une enzyme, la télomérase, possédant la propriété de rallonger les télomères des chromosomes. Ces recherches ont permis de montrer que la télomérase joue un rôle crucial dans le vieillissement cellulaire. Les connaissances sur la télomérase sont d'une grande importance pour la compréhension des mécanismes de développement des cancers et de la mort cellulaire.