DNA-kloning – även känd som molekylär kloning, genkloning och rekombinant DNA-teknik – hänvisar till processen att skapa flera kopior av ett eller flera isolerade DNA-fragment med in vitro- eller in vivo-metoder. Det är möjligt att klona hela genfragment, slumpmässiga delar av DNA-fragment eller specifika DNA-sekvenser. Förutom DNA-kloning är två andra huvudkloningstyper reproduktiv kloning, som handlar om kloning av människor och djur, och terapeutisk kloning, som handlar om embryonal kloning för att skörda stamceller för forskning och potentiella medicinska behandlingsändamål.
Det finns olika procedurer för DNA-kloning, men vissa steg är konstanta för alla. Processen börjar med att isolera ett eller flera DNA-fragment av intresse från det kromosomala DNA:t med användning av restriktionsenzymer eller kemiskt syntetiserade oligonukleotider. Andra metoder för att åstadkomma detta inkluderar olika procedurer som polymeraskedjereaktion (PCR), agarosgelelektrofores och DNA-sonikering.
Det isolerade DNA-fragmentet måste nu kopplas till en primär DNA-sekvens som är kapabel att replikera och föröka både sig själv och DNA-fragmentet kopplat till det. Ett restriktionsenzym skär en självreplikerande DNA-molekyl och det isolerade DNA-fragmentet infogas i den genom en ligeringsprocedur, som förbinder fragmentet till en större bit. De på detta sätt artificiellt sammanfogade DNA-fragmenten kallas rekombinant DNA.
Efter att de två delarna har förenats, infogas plasmiden med DNA-insättningen i värdbakterie- eller däggdjursceller. Alternativa tekniker som kemisk känslighet av celler, elektroporering och biolistik kan också användas. Plasmiden innehåller vanligtvis valbara antibiotikaresistensmarkörer och/eller färgselektionsmarkörer, vilket gör det lättare att veta om cellerna framgångsrikt har transfekterats med DNA-insertplasmiden. Antibiotikaresistensmarkörerna tillåter endast celler i vilka plasmiden har transfekterats att växa, och färgvalsmarkörerna ger synliga märken som kan observeras.
De transfekterade cellerna odlas och proliferation av det rekombinanta DNA:t äger rum. De resulterande klonerna är genetiskt identiska organismer som innehåller det rekombinanta DNA:t. Detta kan bekräftas med PCR, restriktionsfragmentanalys eller andra DNA-sekvenseringsmetoder.
Att klona DNA är till hjälp för att få en inblick i en organisms genetiska sammansättning och hur detta påverkar och påverkar organismens livsprocesser. DNA-kloning används i genetiskt fingeravtryck; i genteknik för att skapa växter med bättre näringsvärde, eller bättre motståndskraft mot sjukdomar och djur med önskvärda genetiska egenskaper; i proteinproduktion; och vid sekvensering av genom för att dechiffrera kodade protein- eller RNA-sekvenser och proteinuttryck.
Inom genterapi används DNA-kloning för att utveckla nya behandlingar för genetiskt relaterade sjukdomar. Rekombinant DNA-teknologi har producerat över 100 produkter för human hälsoterapi, såsom: insulin för diabetiker, faktor VIII och faktor IX för hemofili A och B, och erytropoietin (EPO) för behandling av anemi.