Bakterijski umjetni kromosom (BAC) jedan je od klase alata, nazvanih vektori, koje mikrobiolozi koriste za umetanje gena u bakteriju – obično e coli. Umetanje gena mijenja svojstva bakterije u procesu koji se naziva transformacija. Znanstvenik može promijeniti soj bakterija koristeći BAC, a zatim usporediti promijenjene bakterije s nepromijenjenim sojem kako bi otkrio kakvu ulogu umetnuti geni imaju u biologiji stanice. Dok sve vektore znanstvenici koriste na sličan način, BAC je vrijedan pažnje po tome što može nositi mnogo više genetskog materijala od konkurentskih alata.
Tijekom godina, znanstvenici su razvili niz različitih vrsta vektora za modificiranje genetskog sastava bakterija. Većina njih nastaje modificiranjem faga – virusa koji inficiraju samo bakterijske stanice – ili struktura koje se nazivaju plazmidi. Bakterijski umjetni kromosom jedan je od brojnih vektora na bazi plazmida. Plazmidi su slobodno plutajući prstenovi DNK koje mnoge bakterije sadrže uz svoju kromosomsku DNK. Ne smatraju se zasebnim oblikom života, ali se unatoč tome ponašaju nešto poput organizma unutar organizma: mogu se razmnožavati neovisno o bakterijama u kojima “žive”.
Plazmidi poput bakterijskog umjetnog kromosoma ubacuju se u bakterije pomoću procesa koji se naziva elektroporacija. Elektroporacija uključuje ometanje stanične membrane električnim udarom, što stvara privremene otvore kroz koje se mogu ubaciti molekule. Preteče BAC-a uključivale su modificirane plazmide s egzotičnim imenima kao što su kozmid i fosmid. Ti su često frustrirani pokušaji istraživanja jer su mogli nositi samo nekoliko desetaka tisuća parova baza DNK, dovoljno da umetnu samo vrlo male gene.
Godine 1992. prvi bakterijski umjetni kromosom stvorio je Hiroaki Shizuya, istraživač na Kalifornijskom institutu za tehnologiju, modificiranjem plazmida nazvanog F-faktor. Bakterije prirodno koriste plazmide F-faktora za prijenos DNK iz jedne stanice u drugu tijekom razdoblja ekološkog stresa, kako bi se povećala genetska varijabilnost i vjerojatnost preživljavanja. Za razliku od svojih prethodnika, BAC je mogao nositi velike gene sa stotinama tisuća parova baza DNA ili nekoliko gena odjednom.
Brojne velike BAC knjižnice sada održavaju sveučilišta, privatna industrija i vladine grupe. Osim gena koji se istražuju, mnogi BAC-ovi sadrže alate koji omogućuju lakše istraživanje. Na primjer, neki BAC sadrže gene koji bakterije pretvaraju u plavo ili ih tjeraju da svijetle, radi lakše identifikacije. Neki sadrže gene koji domaćina čine otpornim na određena antitijela. Kulture se mogu pročistiti ispiranjem s dotičnim antitijelom, ubijajući sve bakterije osim onih koje nose BAC.
Budući da se bakterije brzo razmnožavaju, bakterijski umjetni kromosom također se može koristiti za kloniranje velikih količina određene genetske sekvence za proučavanje. To je omogućilo bolje proučavanje genoma organizama koji rastu sporo ili nepredvidivo u laboratorijskim uvjetima. Sposobnost kloniranja ubrzala je istraživanje liječenja bolesti omogućujući bržu identifikaciju učinkovitih antivirusnih i antibakterijskih lijekova. Također je omogućio učinkovitiju proizvodnju sekvenci koje se koriste u genetskoj modifikaciji drugih organizama, za istraživanje i industriju.