En bakteriell artificiell kromosom (BAC) är en av en klass av verktyg, kallade vektorer, som mikrobiologer använder för att infoga gener i en bakterie – vanligtvis e coli. Att sätta in gener förändrar bakteriens egenskaper i en process som kallas transformation. En vetenskapsman kan förändra en bakteriestam med hjälp av en BAC och sedan jämföra de förändrade bakterierna med en oförändrad stam för att upptäcka vilken roll de insatta generna spelar i cellbiologin. Medan alla vektorer används av forskare på ett liknande sätt, är BAC anmärkningsvärt för att kunna bära mycket mer genetiskt material än konkurrerande verktyg.
Under åren har forskare utvecklat ett antal olika typer av vektorer för att modifiera bakteriers genetiska sammansättning. Huvuddelen av dessa skapas genom att modifiera fager – virus som bara infekterar bakterieceller – eller strukturer som kallas plasmider. Den bakteriella artificiella kromosomen är en av ett antal plasmidbaserade vektorer. Plasmider är fritt flytande ringar av DNA som många bakterier innehåller förutom sitt kromosomala DNA. De betraktas inte som en separat livsform, men beter sig ändå något som en organism i en organism: de kan föröka sig oberoende av de bakterier som de ”lever i”.
Plasmider som den bakteriella konstgjorda kromosomen sätts in i bakterier med hjälp av en process som kallas elektroporation. Elektroporation innebär att cellmembranet störs med en elektrisk stöt, vilket skapar tillfälliga öppningar genom vilka molekyler kan föras in. Föregångare till BAC inkluderade modifierade plasmider med sådana exotiska namn som kosmiden och fosmiden. Dessa ofta frustrerade försök till forskning eftersom de bara kunde bära några tiotusentals DNA-baspar, tillräckligt för att bara infoga mycket små gener.
1992 skapades den första bakteriella konstgjorda kromosomen av Hiroaki Shizuya, en forskare vid California Institute of Technology, genom att modifiera en plasmid som kallas en F-faktor. F-faktorplasmider används naturligt av bakterier för att överföra DNA från en cell till en annan under perioder av miljöstress, för att öka genetisk variabilitet och sannolikheten för överlevnad. Till skillnad från sina föregångare kunde BAC bära stora gener med hundratusentals DNA-baspar, eller flera gener samtidigt.
Ett antal stora BAC-bibliotek underhålls nu av universitet, privat industri och statliga grupper. Utöver de gener som undersöks innehåller många BAC verktyg som möjliggör enklare forskning. Till exempel innehåller vissa BAC gener som gör bakterier blåa eller får dem att lysa, för enklare identifiering. Vissa innehåller gener som gör värden resistent mot vissa antikroppar. Kulturerna kan renas genom att spola dem med antikroppen i fråga, och döda alla bakterier utom de som bär BAC.
Eftersom bakterier förökar sig snabbt, kan den bakteriella konstgjorda kromosomen också användas för att klona stora mängder av en viss genetisk sekvens för studier. Detta har möjliggjort bättre studier av arvsmassan hos organismer som växer långsamt eller oförutsägbart under laboratorieförhållanden. Förmågan att klona har påskyndat forskning om sjukdomsbehandling genom att möjliggöra snabbare identifiering av effektiva antivirala och antibakteriella läkemedel. Det har också möjliggjort mer effektiv produktion av sekvenser som används i genetisk modifiering av andra organismer, för forskning och industri.