La clonazione del DNA, nota anche come clonazione molecolare, clonazione genica e tecnologia del DNA ricombinante, si riferisce al processo di creazione di copie multiple di un frammento o frammenti di DNA isolato mediante metodi in vitro o in vivo. È possibile clonare interi frammenti di geni, porzioni casuali di frammenti di DNA o sequenze di DNA specifiche. Oltre alla clonazione del DNA, altri due principali tipi di clonazione sono la clonazione riproduttiva, che riguarda la clonazione umana e animale, e la clonazione terapeutica, che riguarda la clonazione embrionale per raccogliere cellule staminali per scopi di ricerca e potenziali cure mediche.
Esistono varie procedure per la clonazione del DNA, ma alcuni passaggi sono costanti per tutti. Il processo inizia con l’isolamento di un frammento di DNA o di frammenti di interesse dal DNA cromosomico utilizzando enzimi di restrizione o oligonucleotidi sintetizzati chimicamente. Altri metodi per ottenere ciò includono diverse procedure come la reazione a catena della polimerasi (PCR), l’elettroforesi su gel di agarosio e la sonicazione del DNA.
Il frammento di DNA isolato ora deve essere collegato a una sequenza di DNA primaria in grado di replicarsi e propagarsi sia se stessa che il frammento di DNA ad essa collegato. Un enzima di restrizione taglia una molecola di DNA autoreplicante e il frammento di DNA isolato viene inserito in essa mediante una procedura di legatura, collegando il frammento a un pezzo più grande. I frammenti di DNA così uniti artificialmente sono chiamati DNA ricombinante.
Dopo che le due parti si sono unite, il plasmide con l’inserto di DNA viene inserito nelle cellule batteriche o di mammifero ospiti. Possono essere utilizzate anche tecniche alternative come la sensibilizzazione chimica delle cellule, l’elettroporazione e la biolitica. Il plasmide solitamente contiene marcatori di resistenza agli antibiotici selezionabili e/o marcatori di selezione del colore, che rendono più facile sapere se le cellule sono state trasfettate con successo con il plasmide dell’inserto di DNA. I marcatori di resistenza agli antibiotici consentono solo alle cellule in cui il plasmide è stato trasfettato di crescere e i marcatori di selezione del colore forniscono segni visibili che possono essere osservati.
Le cellule trasfettate vengono coltivate e avviene la proliferazione del DNA ricombinante. I cloni risultanti sono organismi geneticamente identici contenenti il DNA ricombinante. Ciò può essere confermato utilizzando la PCR, l’analisi dei frammenti di restrizione o altri metodi di sequenziamento del DNA.
La clonazione del DNA è utile per ottenere informazioni sulla composizione genetica di un organismo e su come questo influenzi e influenzi i processi vitali dell’organismo. La clonazione del DNA viene utilizzata nel fingerprinting genetico; nell’ingegneria genetica per creare piante con un migliore valore nutritivo, o una migliore resistenza alle malattie e animali con caratteristiche genetiche desiderabili; nella produzione di proteine; e nel sequenziamento di genomi per decifrare proteine codificate o sequenze di RNA ed espressione proteica.
Nella terapia genica, la clonazione del DNA viene utilizzata per sviluppare nuovi trattamenti per i disturbi genetici. La tecnologia del DNA ricombinante ha prodotto oltre 100 prodotti per la terapia della salute umana, come: insulina per i diabetici, fattore VIII e fattore IX per l’emofilia A e B ed eritropoietina (EPO) per il trattamento dell’anemia.