Clonación de genes, proceso mediante el cual puede aislarse un gen de entre todos los genes diferentes que existen en un organismo, lo que permite realizar su caracterización. La clonación molecular es la base de la mayoría de los procedimientos de ingeniería genética y su estrategia básica consiste en trasladar el gen deseado desde un genoma grande y complejo hasta otro pequeño y sencillo.
La clonación molecular se puede dividir en varios pasos. En primer lugar, debe aislarse el ácido desoxirribonucleico (ADN) del que se parte. Si se trata de ADN genómico debe digerirse previamente con enzimas de restricción para obtener una mezcla de fragmentos de tamaño adecuado para la clonación. También puede clonarse ADN sintetizado por transcripción inversa (ADN copia o ADNc), a partir de la población de ARN mensajeros de una célula, o incluso ADN sintetizado mediante la reacción en cadena de la polimerasa (RCP). El segundo paso consiste en unir los fragmentos de ADN a un vector de clonación con la enzima ADN ligasa. Los vectores de clonación que se utilizan son plásmidos o bacteriófagos (virus capaces de infectar bacterias). Los cósmidos son otros vectores de clonación construidos artificialmente que presentan características de ambos. Posteriormente, estas construcciones de ADN deben introducirse y mantenerse en un organismo hospedador, generalmente una bacteria.
Una vez realizados todos estos pasos se obtiene una batería de bacterias que contiene todos los genes presentes en un organismo. Cuando se parte de ADN genómico digerido o fragmentado con enzimas de restricción, cada bacteria contiene un fragmento del genoma original. Esta batería de bacterias recibe el nombre de genoteca genómica. Si se parte de ADNc obtenido del total de los ARN mensajeros de una célula, cada bacteria contendrá una única copia de ADNc y, por tanto, un único gen, con la ventaja de que en este caso se ha eliminado la información no codificadora (intrones) presente en el ADN.
Antes de proceder al estudio de los genes es necesario identificar las bacterias que contienen el gen o genes de interés. En primer lugar, deben identificarse aquellas bacterias que han recibido los vectores de clonación de aquellas que no recibieron las construcciones. Cuando el vector de clonación es un plásmido, normalmente se utiliza un marcador del vector (generalmente la resistencia a un antibiótico), de tal manera que sólo las bacterias que contengan el plásmido podrán crecer en el medio que contenga dicho antibiótico. En el caso, por el contrario, de que las células contengan un fago, basta con buscar la presencia de placas de lisis. En segundo lugar, deben identificarse las bacterias que presenten los genes de interés para separarlas del resto. Para ello, se recurre a diversas estrategias que van desde la hibridación con sondas de ácidos nucleicos (tanto en genotecas genómicas como en genotecas de expresión), hasta el empleo de técnicas de inmunodetección para genotecas de expresión, que permiten detectar la proteína producida por el gen deseado mediante anticuerpos específicos. Entonces, se toma esta bacteria y se hace crecer para producir un clon de bacterias idénticas. Como el vector que contiene el ADN insertado se replica siempre que la célula bacteriana se divide, se produce la cantidad suficiente de ADN insertado clonado necesaria para caracterizar el gen. De esta manera, es posible estudiar los genes que codifican proteínas y que tienen un interés especial, o aquellos cuya inactivación, consecuencia de una mutación, origina una enfermedad específica. Por ejemplo, se puede determinar su secuencia y la naturaleza de la mutación que da lugar a una enfermedad.
En algunos casos, el gen se puede expresar en la célula bacteriana para producir la proteína específica (a partir de una genoteca de expresión), que se puede emplear en el tratamiento de enfermedades como la diabetes mellitus (insulina) o el enanismo (hormona del crecimiento). Recientemente, se han podido introducir genes funcionales clonados en los individuos, para tratar una enfermedad de forma más directa. Es probable que el empleo de estos procedimientos de tratamiento genético con ADN clonado aumente en el futuro.
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