L’attività di ricerca del Professor Croce, che è stato tra i candidati, nel 2000, al Premio Nobel per la Medicina e la Fisiologia per le sue ricerche sulla genetica dei tumori, ha svelato una varietà di geni coinvolti in leucemie, linfomi e tumori solidi. Le sue scoperte hanno fortemente arricchito le conoscenze del cancro e del processo della morte cellulare programmata, fornendo importanti strumenti per la cura del paziente oncologico, grazie alle applicazioni terapeutiche delle conoscenze molecolari sui tumori.
I suoi studi hanno portato a scoperte di enorme impatto scientifico.
Agli inizi degli anni ottanta ha identificato in cellule di linfoma di Burkitt la traslocazione t(8;14) che univa un gene per le immunoglobuline ad un protooncogene, fornendo una delle prime evidenze che il cancro era causato da danno genetico. Questi studi hanno mostrato che i cambiamenti genetici che causano cancro possono verificarsi in cellule somatiche individuali e hanno aperto il campo della genetica del cancro umano. In aggiunta, il metodo del “chromosome walking”, che Croce ha sviluppato per identificare i geni coinvolti nei riarrangiamenti cromosomici, ha permesso a lui e ad altri investigatori di identificare molti geni nuovi correlati al cancro.
Nel 1984 ha identificato il gene BCL2 come causa di linfoma follicolare; questo ha portato alla scoperta dei geni della famiglia BCL2 e ha aiutato a svelare il ruolo della morte cellulare programmata (apoptosi) nel cancro e a comprendere i fenomeni con i quali le cellule evadono il processo fisiologico della loro morte programmata e quindi continuano ad accrescersi in maniera patologica.
Nel 1996, in collaborazione con Kay Huebner, ha identificato e localizzato il gene tumore soppressore FHIT, coinvolto nella maggioranza dei tumori solidi (tra cui polmone, esofago, stomaco, mammella e cervice), confermando che riarrangiamenti genici sui siti fragili dei cromosomi possono contribuire allo sviluppo del cancro. Nel 2002 è stato generato nel suo laboratorio il primo modello murino di leucemia linfocitica cronica (CLL), il tipo più comune di leucemia umana. La CLL nel topo è pressocchè identica alla CLL umana, per cui il modello rappresenterà un eccellente strumento per gli investigatori che studiano le cause della malattia umana e lo sviluppo di nuovi farmaci per il suo trattamento.
