Ma è soprattutto il campo delle talassemie e delle anemie mediterranee quello al quale il prof.Cao si dedica con maggiore intensità e nel quale raggiunge i risultati più significativi. La talassemia è infatti una delle patologie più diffuse in Sardegna. L'équipe diretta dal prof. Cao riesce a definire le basi molecolari della talassemia nella popolazione sarda e a individuare l'omogeneità dei difetti molecolari relativi consistenti per il 95% in una singola mutazione.