Ένα βακτηριακό τεχνητό χρωμόσωμα (BAC) είναι ένα από μια κατηγορία εργαλείων, που ονομάζονται φορείς, που χρησιμοποιούν οι μικροβιολόγοι για να εισάγουν γονίδια σε ένα βακτήριο – συνήθως το e coli. Η εισαγωγή γονιδίων αλλάζει τις ιδιότητες του βακτηρίου σε μια διαδικασία που ονομάζεται μετασχηματισμός. Ένας επιστήμονας μπορεί να αλλάξει ένα στέλεχος βακτηρίων χρησιμοποιώντας ένα BAC και στη συνέχεια να συγκρίνει τα αλλοιωμένα βακτήρια με ένα αμετάβλητο στέλεχος για να ανακαλύψει τι ρόλο παίζουν τα εισαγόμενα γονίδια στην κυτταρική βιολογία. Ενώ όλοι οι φορείς χρησιμοποιούνται από τους επιστήμονες με παρόμοιο τρόπο, το BAC είναι αξιοσημείωτο επειδή μπορεί να φέρει πολύ περισσότερο γενετικό υλικό από ανταγωνιστικά εργαλεία.
Με τα χρόνια, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει έναν αριθμό διαφορετικών ειδών φορέων για την τροποποίηση της γενετικής σύνθεσης των βακτηρίων. Το μεγαλύτερο μέρος αυτών δημιουργείται με την τροποποίηση φάγων – ιών που μολύνουν μόνο βακτηριακά κύτταρα – ή δομών που ονομάζονται πλασμίδια. Το βακτηριακό τεχνητό χρωμόσωμα είναι ένας από έναν αριθμό φορέων που βασίζονται σε πλασμίδια. Τα πλασμίδια είναι ελεύθερα αιωρούμενοι δακτύλιοι DNA που περιέχουν πολλά βακτήρια εκτός από το χρωμοσωμικό τους DNA. Δεν θεωρούνται ξεχωριστή μορφή ζωής, αλλά παρόλα αυτά συμπεριφέρονται κάτι σαν οργανισμός μέσα σε έναν οργανισμό: μπορούν να αναπαραχθούν ανεξάρτητα από τα βακτήρια στα οποία «ζουν».
Πλασμίδια όπως το βακτηριακό τεχνητό χρωμόσωμα εισάγονται στα βακτήρια χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται ηλεκτροδιάτρηση. Η ηλεκτροδιάτρηση περιλαμβάνει τη διαταραχή της κυτταρικής μεμβράνης με ηλεκτροπληξία, η οποία δημιουργεί προσωρινά ανοίγματα μέσω των οποίων μπορούν να εισαχθούν μόρια. Οι πρόδρομοι του BAC περιελάμβαναν τροποποιημένα πλασμίδια με τέτοια εξωτικά ονόματα όπως το κοσμίδιο και το φωσμίδιο. Αυτές οι συχνά απογοήτευσαν τις προσπάθειες έρευνας επειδή μπορούσαν να φέρουν μόνο μερικές δεκάδες χιλιάδες ζεύγη βάσεων DNA, αρκετά για να εισαγάγουν μόνο πολύ μικρά γονίδια.
Το 1992 το πρώτο βακτηριακό τεχνητό χρωμόσωμα δημιουργήθηκε από τον Hiroaki Shizuya, ερευνητή στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, τροποποιώντας ένα πλασμίδιο που ονομάζεται παράγοντας F. Τα πλασμίδια του παράγοντα F χρησιμοποιούνται φυσικά από τα βακτήρια για τη μεταφορά DNA από το ένα κύτταρο στο άλλο κατά τη διάρκεια περιόδων περιβαλλοντικού στρες, προκειμένου να αυξηθεί η γενετική μεταβλητότητα και η πιθανότητα επιβίωσης. Σε αντίθεση με τους προκατόχους του, το BAC θα μπορούσε να φέρει μεγάλα γονίδια με εκατοντάδες χιλιάδες ζεύγη βάσεων DNA ή πολλά γονίδια ταυτόχρονα.
Ένας αριθμός μεγάλων βιβλιοθηκών BAC διατηρούνται τώρα από πανεπιστήμια, ιδιωτική βιομηχανία και κυβερνητικούς ομίλους. Εκτός από τα υπό διερεύνηση γονίδια, πολλά BAC περιέχουν εργαλεία που επιτρέπουν την ευκολότερη έρευνα. Για παράδειγμα, ορισμένα BAC περιέχουν γονίδια που μετατρέπουν τα βακτήρια σε μπλε ή τα κάνουν να λάμπουν, για ευκολότερη αναγνώριση. Ορισμένα περιέχουν γονίδια που κάνουν τον ξενιστή ανθεκτικό σε ορισμένα αντισώματα. Οι καλλιέργειες μπορούν να καθαριστούν με έκπλυση με το εν λόγω αντίσωμα, σκοτώνοντας όλα τα βακτήρια εκτός από αυτά που φέρουν το BAC.
Δεδομένου ότι τα βακτήρια αναπαράγονται γρήγορα, το βακτηριακό τεχνητό χρωμόσωμα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κλωνοποίηση μεγάλων ποσοτήτων μιας συγκεκριμένης γενετικής αλληλουχίας για μελέτη. Αυτό επέτρεψε την καλύτερη μελέτη των γονιδιωμάτων των οργανισμών που αναπτύσσονται αργά ή απρόβλεπτα σε εργαστηριακές συνθήκες. Η ικανότητα κλωνοποίησης έχει επιταχύνει την έρευνα για τη θεραπεία ασθενειών, επιτρέποντας τον ταχύτερο εντοπισμό αποτελεσματικών αντιιικών και αντιβακτηριακών φαρμάκων. Επίσης, επέτρεψε την αποτελεσματικότερη παραγωγή αλληλουχιών που χρησιμοποιούνται στη γενετική τροποποίηση άλλων οργανισμών, για έρευνα και βιομηχανία.