La tecnologia del DNA ricombinante comprende un gruppo di metodi che inserisce acido desossiribonucleico (DNA) estraneo negli organismi, sia per lo studio genetico che per il miglioramento dell’organismo originale. L’inserimento di DNA estraneo può essere effettuato sia nelle cellule procariotiche semplici che negli eucarioti più complessi, ma quando si eseguono analisi genetiche, gli organismi coinvolti sono spesso cellule singole. Quando si maneggiano queste singole cellule, vengono utilizzate tre metodologie separate: trasformazione batterica, trasformazione non batterica e introduzione dei fagi. Ciascuno di questi tre metodi realizza più o meno la stessa cosa, incorporando DNA estraneo nel genoma di un organismo ospite. Ogni metodo viene eseguito in modo diverso e quindi ognuno ha applicazioni in contesti diversi.
Uno dei metodi più comuni di tecnologia del DNA ricombinante è la trasformazione batterica. A volte noto semplicemente come trasformazione, implica incoraggiare una cellula batterica appositamente preparata a prendere un pezzo di DNA estraneo e incorporarlo direttamente nel genoma batterico. E. coli, i batteri che a volte possono causare intossicazione alimentare, sono spesso usati come ospiti per questo metodo, perché sono facili da crescere e riprodursi rapidamente. Grandi quantità di batteri trasformati possono dare agli scienziati risposte facili e veloci a domande su particolari geni. Un’applicazione comune per la trasformazione batterica consiste nel testare i geni per la resistenza ai farmaci e cercare di anticipare come cambiano.
Una seconda varietà di trasformazione è chiamata trasformazione non batterica. Questa tecnologia del DNA ricombinante è quasi identica alla trasformazione batterica, tranne per il fatto che i batteri non vengono utilizzati come cellule ospiti. La trasformazione non batterica è comunemente usata nelle cellule eucariotiche, come il lievito o le cellule vegetali. Questo tipo di trasformazione può essere effettuato sparando frammenti di DNA attaccati a minuscoli pellet direttamente nei nuclei cellulari o iniettando DNA nei nuclei cellulari con aghi microscopici. Entrambi questi metodi sono più invasivi della trasformazione batterica, ma ci sono alcuni tipi di cellule, come le cellule vegetali, che non raccolgono facilmente pezzi di DNA estraneo a causa della struttura cellulare.
Un terzo tipo di tecnologia del DNA ricombinante è l’introduzione dei fagi, che prevede l’uso di specifici tipi di virus, chiamati fagi, per iniettare DNA estraneo nelle cellule ospiti. I virus possono trasportare DNA a filamento singolo o doppio, quindi possono essere utilizzati per sostituire il DNA a filamento singolo in posizioni specifiche. Non tutti i fagi sono in grado di trasportare DNA estraneo e non tutti i fagi che possono trasportare DNA estraneo sono in grado di infettare i batteri. Alcuni fagi possono anche trasportare il DNA in modo più efficiente di altri.
Contrariamente all’immagine prevalente nella cultura popolare, la tecnologia del DNA ricombinante non è, in fondo, un gruppo di metodi che creano organismi “innaturali”. Utilizza invece la genetica comune a tutti gli organismi per ottenere informazioni che sarebbe difficile o quasi impossibile generare in un altro modo. Queste informazioni vengono quindi utilizzate per migliorare direttamente o indirettamente la salute umana. Ci sono stati molti benefici per la salute umana dalla tecnologia del DNA ricombinante, compreso il riso fortificato con sostanze nutritive nelle aree colpite dalla carestia e nuove terapie per combattere le malattie genetiche.