Nos primeiros anos de existência do Instituto Soroterápico Federal, as pesquisas desenvolvidas pela equipe comandada por Oswaldo Cruz foram direcionadas, prioritariamente, para o combate à varíola, à febre amarela e à peste bubônica, doenças que ocupavam boa parte das ações da Diretoria Geral de Saúde Pública na capital federal.
O fato de Oswaldo ter passado a acumular a direção do Instituto com a da Saúde Pública em 1903 ajudou a expandir e a diversificar as investigações realizadas pelos cientistas do Soroterápico. Doenças como malária, tuberculose, filariose e beribéri foram então incorporadas à rotina da instituição. Com a descoberta da vacina contra a peste da manqueira por Alcides Godoy em 1907, as pesquisas veterinárias também ganhariam novo impulso, o mesmo acontecendo com a entomologia médica, cujos estudos vinham se revelando de grande importância para o desenvolvimento da medicina tropical.
A transformação do Soroterápico no Instituto Oswaldo Cruz em 1908 consolidou esse processo. Com a chegada de novos pesquisadores e o fortalecimento da política de intercâmbio científico, a pesquisa biomédica alcançaria um novo patamar. Já naquele ano, a equipe ganhou um reforço de peso com a contratação de Adolfo Lutz. Outros que chegaram foram Gaspar Viana, que assumiu a área de anatomia patológica, e José Gomes de Faria, que, em 1910, anunciaria a descoberta do Ancylostoma braziliense, um verme parasita de cães e gatos. A criação da revista Memórias do Instituto Oswaldo Cruz em 1909 foi outro marco do período.
Oswaldo Cruz procurou estimular o intercâmbio com o exterior enviando pesquisadores para estágios de aperfeiçoamento nos Estados Unidos e na Europa e trazendo renomados cientistas para trabalhar no Instituto. A vinda de cientistas alemães como Stanislas Von Prowazek e Gustav Giemsa, da Escola de Medicina Tropical de Hamburgo, e de Max Hartmann, do Instituto de Moléstias Infecciosas de Berlim, permitiu a atualização dos conhecimentos sobre a transmissão de doenças por insetos e proporcionou aos pesquisadores brasileiros a oportunidade de se colocarem a par das descobertas recentes sobre o papel dos protozoários na origem de enfermidades humanas, a exemplo da tripanossomíase africana ou doença do sono.
Embalada por esses estudos, a medicina tropical tornou-se um campo permanente de investigação. Foi também por meio deles que Carlos Chagas realizou o que veio a ser reconhecido como a maior contribuição do Instituto para o conhecimento das doenças infecciosas.
Em meados de 1907, Carlos Chagas fora enviado por Oswaldo Cruz a Lassance, no norte de Minas Gerais, com a missão de controlar uma epidemia de malária que atingira a região. Paralelamente aos trabalhos de combate à doença, Chagas costumava coletar exemplares da fauna local para depois examiná-los em um pequeno laboratório que mandara construir no interior de um vagão ferroviário. Foi justamente no curso de uma dessas investigações que identificou no intestino de um inseto sugador de sangue conhecido como barbeiro a presença de um protozoário em forma de tripanossoma.
Impossibilitado de avançar em suas pesquisas, Chagas enviou alguns exemplares do inseto a Oswaldo Cruz. Depois de colocar os barbeiros em contato com macacos criados em laboratório, Oswaldo percebeu que alguns animais haviam adoecido e, no sangue deles, notou a presença de protozoários.
Informado dos resultados da experiência, Carlos Chagas retornou ao Instituto e concluiu que o protozoário encontrado por Oswaldo era uma nova espécie de tripanossoma, à qual deu o nome de Trypanosoma cruzi em homenagem ao “mestre”. De volta a Lassance, realizou exames de sangue nos moradores da região. Finalmente, em 14 de abril de 1909, reconheceu no sangue de uma criança febril a presença do T. cruzi. Era a descoberta de uma nova enfermidade humana.
Uma semana depois, Oswaldo Cruz anunciou aos membros da Academia Nacional de Medicina o extraordinário feito de seu discípulo. Por sugestão de Miguel Couto, a nova tripanossomíase passou a ser conhecida também pelo nome de “doença de Chagas”.
A confluência da medicina tropical com a microbiologia deu origem a um tipo de organização científica original, que articulava os interesses da lógica da produção do conhecimento com as demandas da saúde pública. Esse modelo distinguiu o Instituto Oswaldo Cruz entre as demais instituições públicas de pesquisa do país, marcando sua atuação ao longo de todo o século XX.