Klonowanie DNA – znane również jako klonowanie molekularne, klonowanie genów i technologia rekombinacji DNA – odnosi się do procesu tworzenia wielu kopii wyizolowanego fragmentu lub fragmentów DNA metodami in vitro lub in vivo. Możliwe jest klonowanie całych fragmentów genów, losowych części fragmentów DNA lub określonych sekwencji DNA. Oprócz klonowania DNA, dwa inne główne typy klonowania to klonowanie reprodukcyjne, które dotyczy klonowania ludzi i zwierząt, oraz klonowanie terapeutyczne, związane z klonowaniem embrionów w celu pozyskania komórek macierzystych do celów badawczych i potencjalnego leczenia.
Istnieją różne procedury klonowania DNA, ale niektóre kroki są stałe dla wszystkich. Proces rozpoczyna się od wyizolowania fragmentu lub fragmentów DNA będących przedmiotem zainteresowania z chromosomalnego DNA przy użyciu enzymów restrykcyjnych lub chemicznie zsyntetyzowanych oligonukleotydów. Inne metody osiągnięcia tego obejmują różne procedury, takie jak reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR), elektroforeza w żelu agarozowym i sonikacja DNA.
Wyizolowany fragment DNA musi być teraz połączony z pierwotną sekwencją DNA, która jest zdolna do replikacji i propagacji zarówno siebie, jak i połączonego z nią fragmentu DNA. Enzym restrykcyjny tnie samoreplikującą się cząsteczkę DNA i wyizolowany fragment DNA jest w niej wstawiany za pomocą procedury ligacji, łącząc fragment z większym kawałkiem. Fragmenty DNA w ten sposób sztucznie połączone nazywane są zrekombinowanym DNA.
Po połączeniu dwóch części, plazmid z wstawką DNA jest wstawiany do komórek gospodarza bakteryjnego lub ssaczego. Można również zastosować alternatywne techniki, takie jak chemiczne uwrażliwienie komórek, elektroporacja i biolistyka. Plazmid zazwyczaj zawiera selektywne markery oporności na antybiotyki i/lub markery selekcji koloru, które ułatwiają stwierdzenie, czy komórki zostały pomyślnie transfekowane plazmidem z wstawką DNA. Markery oporności na antybiotyki umożliwiają wzrost jedynie komórkom, w których plazmid został transfekowany, a markery selekcji koloru zapewniają widoczne ślady, które można zaobserwować.
Transfekowane komórki hoduje się i zachodzi proliferacja zrekombinowanego DNA. Powstałe klony są genetycznie identycznymi organizmami zawierającymi zrekombinowany DNA. Można to potwierdzić za pomocą PCR, analizy fragmentów restrykcyjnych lub innych metod sekwencjonowania DNA.
Klonowanie DNA jest pomocne w uzyskaniu wglądu w budowę genetyczną organizmu oraz w jaki sposób wpływa on na procesy życiowe organizmu. Klonowanie DNA jest wykorzystywane w genetycznym odciskach palców; w inżynierii genetycznej do tworzenia roślin o lepszej wartości odżywczej lub lepszej odporności na choroby oraz zwierząt o pożądanych cechach genetycznych; w produkcji białka; oraz w sekwencjonowaniu genomów w celu odszyfrowania kodowanych sekwencji białek lub RNA i ekspresji białek.
W terapii genowej klonowanie DNA jest wykorzystywane do opracowywania nowych metod leczenia zaburzeń genetycznych. Technologia Rekombinacji DNA wyprodukowała ponad 100 produktów do terapii zdrowia człowieka, takich jak: insulina dla diabetyków, czynnik VIII i IX na hemofilię A i B oraz erytropoetyna (EPO) do leczenia anemii.