Kloniranje DNA – također poznato kao molekularno kloniranje, kloniranje gena i tehnologija rekombinantne DNA – odnosi se na proces stvaranja više kopija izoliranog fragmenta DNA ili fragmenata in vitro ili in vivo metodama. Moguće je klonirati cijele fragmente gena, nasumične dijelove DNA fragmenata ili specifične sekvence DNA. Osim kloniranja DNK, dvije druge glavne vrste kloniranja su reproduktivno kloniranje, koje se bavi kloniranjem ljudi i životinja, i terapijsko kloniranje, koje se bavi embrionalnim kloniranjem za prikupljanje matičnih stanica za istraživanje i potencijalne svrhe medicinskog liječenja.
Postoje različiti postupci za kloniranje DNK, ali neki koraci su stalni za sve. Proces počinje izolacijom fragmenta DNA ili fragmenata od interesa iz kromosomske DNA pomoću restrikcijskih enzima ili kemijski sintetiziranih oligonukleotida. Druge metode za postizanje ovoga uključuju različite postupke kao što su lančana reakcija polimeraze (PCR), elektroforeza u agaroznom gelu i ultrazvuk DNA.
Izolirani fragment DNA sada mora biti povezan s primarnom sekvencom DNA koja je sposobna replicirati i razmnožavati i sebe i fragment DNA koji je povezan s njim. Restrikcijski enzim reže samoreplicirajuću molekulu DNA i izolirani fragment DNA se u nju ubacuje postupkom ligacije, povezujući fragment s većim komadom. Tako umjetno spojeni fragmenti DNA nazivaju se rekombinantna DNA.
Nakon što su dva dijela spojena, plazmid s DNA umetkom se ubacuje u bakterijske stanice domaćina ili sisavce. Mogu se koristiti i alternativne tehnike poput kemijske osjetljivosti stanica, elektroporacije i biolistike. Plazmid obično sadrži selektivne markere otpornosti na antibiotike i/ili markere za odabir boje, koji olakšavaju saznanje jesu li stanice uspješno transficirane s plazmidom DNA inserta. Markeri otpornosti na antibiotike omogućuju rast samo stanicama u kojima je plazmid transficiran, a markeri za odabir boje daju vidljive oznake koje se mogu uočiti.
Transficirane stanice se uzgajaju i dolazi do proliferacije rekombinantne DNA. Rezultirajući klonovi su genetski identični organizmi koji sadrže rekombinantnu DNK. To se može potvrditi PCR-om, analizom restrikcijskih fragmenata ili drugim metodama sekvenciranja DNA.
Kloniranje DNK pomaže u dobivanju uvida u genetski sastav organizma i kako to utječe i utječe na životne procese organizma. Kloniranje DNK koristi se u genetskom otisku prstiju; u genetskom inženjeringu za stvaranje biljaka bolje nutritivne vrijednosti, odnosno bolje otpornosti na bolesti i životinja sa poželjnim genetskim značajkama; u proizvodnji proteina; te u sekvenciranju genoma za dešifriranje kodiranih proteinskih ili RNA sekvenci i ekspresije proteina.
U genskoj terapiji, kloniranje DNK se koristi za razvoj novih tretmana za genetski povezane poremećaje. Tehnologija rekombinantne DNA proizvela je preko 100 proizvoda za terapiju zdravlja ljudi, kao što su: inzulin za dijabetičare, faktor VIII i faktor IX za hemofiliju A i B te eritropoetin (EPO) za liječenje anemije.