Das Klonen von DNA – auch bekannt als molekulares Klonen, Genklonen und rekombinante DNA-Technologie – bezieht sich auf den Prozess der Herstellung mehrerer Kopien eines isolierten DNA-Fragments oder von isolierten DNA-Fragmenten durch In-vitro- oder In-vivo-Methoden. Es ist möglich, ganze Genfragmente, zufällige Teile von DNA-Fragmenten oder spezifische DNA-Sequenzen zu klonen. Abgesehen von der DNA-Klonierung sind zwei weitere Hauptklonierungsarten das reproduktive Klonen, das sich mit dem Klonen von Menschen und Tieren befasst, und das therapeutische Klonen, das sich mit dem embryonalen Klonen zur Gewinnung von Stammzellen für Forschungs- und potenzielle medizinische Behandlungszwecke befasst.
Es gibt verschiedene Verfahren zum Klonen von DNA, aber einige Schritte sind für alle konstant. Das Verfahren beginnt mit der Isolierung eines DNA-Fragments oder von interessierenden Fragmenten aus der chromosomalen DNA unter Verwendung von Restriktionsenzymen oder chemisch synthetisierten Oligonukleotiden. Andere Verfahren, um dies zu erreichen, umfassen verschiedene Verfahren wie Polymerase-Kettenreaktion (PCR), Agarosegel-Elektrophorese und DNA-Beschallung.
Das isolierte DNA-Fragment muss nun mit einer primären DNA-Sequenz verbunden werden, die sowohl sich selbst als auch das damit verbundene DNA-Fragment replizieren und vermehren kann. Ein Restriktionsenzym schneidet ein sich selbst replizierendes DNA-Molekül und das isolierte DNA-Fragment wird durch ein Ligierungsverfahren darin eingefügt, wodurch das Fragment zu einem größeren Stück verbunden wird. Die so künstlich verknüpften DNA-Fragmente werden als rekombinante DNA bezeichnet.
Nachdem die beiden Teile verbunden sind, wird das Plasmid mit dem DNA-Insert in Bakterien- oder Säugerzellen des Wirts inseriert. Alternative Techniken wie chemische Sensibilität von Zellen, Elektroporation und Biolistik können ebenfalls verwendet werden. Das Plasmid enthält normalerweise selektierbare Antibiotika-Resistenzmarker und/oder Farbselektionsmarker, die es leichter machen zu erkennen, ob die Zellen erfolgreich mit dem DNA-Insert-Plasmid transfiziert wurden. Die Antibiotikaresistenzmarker lassen nur Zellen wachsen, in die das Plasmid transfiziert wurde, und die Farbselektionsmarker liefern sichtbare Markierungen, die beobachtet werden können.
Die transfizierten Zellen werden kultiviert und die Proliferation der rekombinanten DNA findet statt. Die resultierenden Klone sind genetisch identische Organismen, die die rekombinante DNA enthalten. Dies kann durch PCR, Restriktionsfragmentanalyse oder andere DNA-Sequenzierungsverfahren bestätigt werden.
Das Klonen von DNA ist hilfreich, um einen Einblick in die genetische Ausstattung eines Organismus zu erhalten und wie diese die Lebensprozesse des Organismus beeinflusst und beeinflusst. Das Klonen von DNA wird beim genetischen Fingerabdruck verwendet; in der Gentechnik, um Pflanzen mit besserem Nährwert oder besserer Resistenz gegen Krankheiten und Tiere mit wünschenswerten genetischen Merkmalen zu schaffen; bei der Proteinproduktion; und beim Sequenzieren von Genomen, um kodierte Protein- oder RNA-Sequenzen und Proteinexpression zu entschlüsseln.
In der Gentherapie wird das Klonen von DNA verwendet, um neue Behandlungsmethoden für genetisch bedingte Erkrankungen zu entwickeln. Die rekombinante DNA-Technologie hat über 100 Produkte für die menschliche Gesundheitstherapie hergestellt, wie zum Beispiel: Insulin für Diabetiker, Faktor VIII und Faktor IX für Hämophilie A und B und Erythropoietin (EPO) zur Behandlung von Anämie.