Un cromosoma artificial bacteriano (BAC) pertenece a una clase de herramientas, llamadas vectores, que los microbiólogos usan para insertar genes en una bacteria, generalmente E. coli. La inserción de genes altera las propiedades de la bacteria en un proceso llamado transformación. Un científico puede alterar una cepa de bacterias usando un BAC, luego comparar las bacterias alteradas con una cepa inalterada para descubrir qué papel juegan los genes insertados en la biología celular. Si bien los científicos utilizan todos los vectores de manera similar, el BAC es digno de mención por ser capaz de transportar mucho más material genético que las herramientas de la competencia.
A lo largo de los años, los científicos han desarrollado varios tipos diferentes de vectores para modificar la composición genética de las bacterias. La mayor parte de estos se crean modificando fagos (virus que infectan solo células bacterianas) o estructuras llamadas plásmidos. El cromosoma artificial bacteriano es uno de varios vectores basados en plásmidos. Los plásmidos son anillos de ADN que flotan libremente que muchas bacterias contienen además de su ADN cromosómico. No se consideran una forma de vida separada, pero no obstante se comportan como un organismo dentro de un organismo: pueden reproducirse independientemente de las bacterias en las que «viven».
Los plásmidos como el cromosoma artificial bacteriano se insertan en bacterias mediante un proceso llamado electroporación. La electroporación implica alterar la membrana celular con una descarga eléctrica, lo que crea aberturas temporales a través de las cuales se pueden insertar moléculas. Los precursores del BAC incluyeron plásmidos modificados con nombres tan exóticos como el cósmido y el fosmido. Estos intentos de investigación a menudo frustraron porque solo podían transportar unas pocas decenas de miles de pares de bases de ADN, lo suficiente para insertar solo genes muy pequeños.
En 1992, Hiroaki Shizuya, investigador del Instituto de Tecnología de California, creó el primer cromosoma artificial bacteriano mediante la modificación de un plásmido llamado factor F. Los plásmidos de factor F son utilizados naturalmente por las bacterias para transferir ADN de una célula a otra durante períodos de estrés ambiental, con el fin de aumentar la variabilidad genética y la probabilidad de supervivencia. A diferencia de sus predecesores, el BAC podría llevar genes grandes con cientos de miles de pares de bases de ADN, o varios genes a la vez.
Varias bibliotecas grandes de BAC ahora son mantenidas por universidades, la industria privada y grupos gubernamentales. Además de los genes que se están investigando, muchos BAC contienen herramientas que permiten una investigación más sencilla. Por ejemplo, algunos BAC contienen genes que vuelven azules a las bacterias o las hacen brillar para facilitar su identificación. Algunos contienen genes que hacen que el huésped sea resistente a ciertos anticuerpos. Los cultivos se pueden purificar lavándolos con el anticuerpo en cuestión, matando todas las bacterias excepto las que portan el BAC.
Dado que las bacterias se reproducen rápidamente, el cromosoma artificial bacteriano también puede usarse para clonar grandes cantidades de una secuencia genética particular para su estudio. Esto ha permitido un mejor estudio de los genomas de organismos que crecen de forma lenta o impredecible en condiciones de laboratorio. La capacidad de clonar ha acelerado la investigación del tratamiento de enfermedades al permitir una identificación más rápida de medicamentos antivirales y antibacterianos eficaces. También ha permitido una producción más eficaz de secuencias utilizadas en la modificación genética de otros organismos, para la investigación y la industria.