Se licenció en 1989 en Ciencias Biológicas por la Universidad Autónoma de Madrid.
En 1993 se doctoró en Bioquímica y Biología Molecular en el Centro de Biología Molecular «Severo Ochoa» (CSIC-UAM) bajo la supervisión de Margarita Salas, una de las pioneras de la investigación en biología molecular de España. El mismo año que finalizó su doctorado se incorporó como investigadora en el laboratorio de Carol W. Greiver (Nobel de Medicina en 2009) en el Cord Spring Harbor Laboratorio, de Nueva York.
Regresó a España en 1997 para establecerse como responsable de grupo en el Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) y constituyó su propio grupo de investigación en el Departamento de Inmunología y Oncología del Centro Nacional de Biotecnología (CNB).
En 2003 encabezó, en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), el grupo de Telómeros y Telomerasa y dirigió el programa de Oncología Molecular. La telomerasa mantiene los telómeros, que son unas estructuras fundamentales para la estabilidad de los cromosomas. Esto es esencial para el cáncer, porque las células tumorales se dividieron más de la cuenta y, si no tuvieran telomerasa, no se podrían dividir. Por ello, tener la telomerasa alta es una de las alteraciones más comunes de todos los tipos de cáncer. En el caso de las células sanas, el asunto es que no disponen de suficiente telomerasa, lo que seguramente es un mecanismo de protección contra el cáncer. La falta o acortamiento de telómeros explica por qué envejecemos y por qué se producen muchas enfermedades.
Desde 2005 compatibilizó esas funciones con la vicedirección de investigación básica de este organismo, hasta junio de 2011, cuando fue nombrada directora del CNIO.