Joy Birkelbach studierte Pharmazie an der Universität Greifswald. Während ihrer Diplomarbeit am dortigen Institut für Pharmazeutische Biotechnologie forschte Joy am Sekundärmetabolitenstoffwechsel eines Schiffsbohrwurm-Symbionten. Dafür entwickelte sie unter anderem Kultivierungsstrategien und RT-qPCR-Protokolle. 2018 erlangte sie ihr Diplom sowie die Approbation zur Apothekerin.

Seit März 2019 arbeitet Joy als Doktorandin am HIPS. Sie kultiviert Myxobakterien, um die Produktion von Sekundärmetaboliten auszulösen und zu steigern, mit dem Ziel neue bioaktive Naturstoffe zu finden. Myxobakterielle Rohextrakte werden von ihr mit Hilfe statistischer Methoden, wie z.B. MetaboScape, analysiert um neue Sekundärmetaboliten zu identifizieren. Diese isoliert und reinigt sie mit Hilfe diverser chromatograhischer Methoden wie Flash Chromatographie und HPLC auf. Um chemische, physikalische und strukturelle Eigenschaften der isolierten Moleküle zu analysieren, nutzt sie spektrometrische und spektroskopische Methoden, wie MS2- und CD-Spektren und NMR.