Em suas pesquisas durante o doutorado (2005-2008, UnB), a Dra. Monalisa Azevedo estudou doenças tireoidianas. Ela descreveu uma nova mutação provocando a Síndrome de Resistência ao Hormônio Tireoidiano em uma grande família brasileira, e investigou, através de estudos em laboratório, as consequências do defeito genético sobre as funções da proteína.
Além disso, também descreveu uma nova síndrome genética em uma paciente brasileira que apresentava várias alterações no organismo, incluindo alteração nos hormônios da tireoide. Em sua tese, ela demonstrou que todas as alterações apresentadas pela paciente estavam relacionadas a um defeito genético na produção das selenoproteínas, que são proteínas importantes para várias funções no organismo, inclusive para o funcionamento normal da tireoide.
Essas pesquisas lhe renderam dois grandes prêmios (vide sessão Prêmios e Títulos).