Clonarea ADN-ului – cunoscută și sub denumirea de clonare moleculară, clonare a genelor și tehnologie ADN recombinant – se referă la procesul de creare a mai multor copii ale unui fragment sau fragmente ADN izolate prin metode in vitro sau in vivo. Este posibil să se cloneze fragmente de gene întregi, porțiuni aleatorii de fragmente de ADN sau secvențe specifice de ADN. În afară de clonarea ADN-ului, alte două tipuri principale de clonare sunt clonarea reproductivă, care se referă la clonarea umană și animală, și clonarea terapeutică, care se referă la clonarea embrionară pentru recoltarea de celule stem în scopuri de cercetare și potențiale tratament medical.
Există diverse proceduri pentru clonarea ADN-ului, dar unii pași sunt constante pentru toți. Procesul începe cu izolarea unui fragment de ADN sau a fragmentelor de interes din ADN-ul cromozomial folosind enzime de restricție sau oligonucleotide sintetizate chimic. Alte metode pentru realizarea acestui lucru includ diferite proceduri, cum ar fi reacția în lanț a polimerazei (PCR), electroforeza pe gel de agaroză și sonicarea ADN-ului.
Fragmentul de ADN izolat trebuie acum legat de o secvență de ADN primară care este capabilă să se replice și să se propage atât pe sine, cât și cu fragmentul de ADN legat de acesta. O enzimă de restricție taie o moleculă de ADN cu auto-replicare și fragmentul de ADN izolat este inserat în ea printr-o procedură de ligatură, conectând fragmentul la o bucată mai mare. Fragmentele de ADN astfel unite artificial se numesc ADN recombinant.
După ce cele două părți sunt unite, plasmida cu insertul de ADN este introdusă în celulele bacteriene sau de mamifere gazdă. De asemenea, pot fi utilizate tehnici alternative precum sensibilizarea chimică a celulelor, electroporarea și biolistica. Plasmida conține de obicei markeri selectabili de rezistență la antibiotice și/sau markeri de selecție a culorii, care fac mai ușor de știut dacă celulele au fost transfectate cu succes cu plasmida de inserție ADN. Markerii de rezistență la antibiotice permit să crească numai celulele în care plasmida a fost transfectată, iar markerii de selecție a culorii oferă semne vizibile care pot fi observate.
Celulele transfectate sunt cultivate și are loc proliferarea ADN-ului recombinant. Clonele rezultate sunt organisme identice genetic care conțin ADN recombinat. Acest lucru poate fi confirmat folosind PCR, analiza fragmentelor de restricție sau alte metode de secvențiere ADN.
Clonarea ADN-ului este utilă pentru a obține o perspectivă asupra structurii genetice a unui organism și a modului în care aceasta afectează și influențează procesele de viață ale organismului. Clonarea ADN-ului este utilizată în amprentarea genetică; în inginerie genetică pentru a crea plante cu valoare nutritivă mai bună sau cu rezistență mai bună la boli și animale cu caracteristici genetice dorite; în producția de proteine; și în secvențierea genomilor pentru a descifra secvențele de proteine sau ARN codificate și expresia proteinei.
În terapia genică, clonarea ADN-ului este folosită pentru a dezvolta noi tratamente pentru tulburările legate de genetică. Tehnologia ADN recombinant a produs peste 100 de produse pentru terapia sănătății umane, cum ar fi: insulina pentru diabetici, factorul VIII și factorul IX pentru hemofilia A și B și eritropoietina (EPO) pentru tratarea anemiei.