het overbrengen van een werkzaam gen (DNA) van het ene naar het andere organisme, m.n. een bacterie. Hierbij maakt men gebruik van een restrictie-endonuclease, zoals het EcoRl (uit Escherichia coli).
Van deze enzymen zijn er ca. 200 bekend, die elk het DNA op een specifieke plaats doorknippen (tenzij deze door methylatie is beschermd). De levende cel vormt dergelijke enzymen om binnendringend soortvreemd DNA af te breken. De knipplaats is specifiek, omdat zij uit een specifieke volgorde van baseparen bestaat (afb.). Opvallend is de centrale symmetrie ten opzichte van het midden van de aangegeven denkbeeldige as (...). Het enzym knipt beide draden van het DNA tussen A en G door (zie pijlen), waardoor het DNA volgens de aangegeven lijn in twee fragmenten uiteenvalt. Onder andere omstandigheden is het echter mogelijk de verbroken baseparen opnieuw te vormen en met een ligase (een enzym dat de omgekeerde werking heeft van het endonuclease) de breuken te herstellen, zodat de beide fragmenten weer ‘aaneengelast’ worden.
Dit geldt dan natuurlijk ook voor fragmenten van geheel verschillende herkomst, voorzover eveneens door het EcoRl ‘losgeknipt’. Zo’n nieuwe DNAcombinatie wordt recombinant-DN A genoemd, een ongelukkige benaming omdat het proces van genetische recombinatie normaliter slechts tussen DNAfragmenten afkomstig van twee homologe chromosomen plaatsvindt. De mogelijkheden met het recombinant-DN A zijn intussen groot. Men kan DNA van hogere organismen, zoals kikkers, in bacteriën inbouwen. Omdat bacteriën (door delen) veel sneller groeien dan kikkers verkrijgt men de gewenste hoeveelheid DNA in veel korter tijd: de bacteriën redupliceren nl. het ingebouwde vreemde DNA. Deze wijze van vermeerderen van DNA heet kloneren.
Als het ingebouwde DNA bovendien tot expressie komt (dé bottle-neck van deze techniek), verkrijgt men tevens een hoge produktie van het gen-produkt. De grote mogelijkheden hiervan voor de medische wetenschap en de industrie bleken al in 1977 toen Itakura en medewerkers het gen voor het hormoon somatostatine in de colibacterie (Escherichia coli) kloneerden. Dit hormoon is een klein eiwit van 15 aminozuren, dat in grote hoeveelheid door de bacteriecultuur geproduceerd werd. Er zijn in principe drie bronnen voor het te kloneren DNA: ontlenen aan een ander organisme; synthetische bereiding (dit betrof het somatostatine-gen); enzymatische synthese uit boodschapper-RNA (zgn. copyD N A , door het enzym reverse transcriptase gemaakt op de matrijs van RNA).Het te kloneren DNA wordt niet in het chromosoom van de ontvangende bacterie ingebracht, maar in plasmiden, kleine cirkelvormige DNA-moleculen, die zich buiten het eigenlijke chromosomale DNA handhaven. Deze dragers (vectoren) zijn chemisch gemakkelijk te hanteren, en zij kunnen door genetische transformatie in een ‘vreemde’ cel worden gebracht. Hierna worden de getransformeerde cellen geselecteerd op grond van hun resistentie tegen een antibioticum (genen voor zo’n resistentie zijn in de vector ingebouwd). De vectoren vertonen een karakteristiek patroon van knipplaatsen van verschillende → restrictie-enzymen. Een van deze knipplaatsen (bij voorkeur een unieke) kan dan gebruikt worden om het te kloneren DN A in te bouwen. De meeste vectoren bestaan zelf ook uit recombinantDN A, waardoor zij b.v. in staat zijn zich zowel in E. coli als in gist, als plasmide te handhaven.
Zo slaagden b.v. Henikoff en medewerkers in 1981 erin een adenine-gen uit cellen van de bananevlieg (Drosophila melanogaster) te halen, in de BamHl knipplaats van de vector YeP13 in te brengen, zo dit gen in een gistcel te kloneren, en vervolgens de vector met het gen van de gistcel naar een colibacterie over te brengen.
De aan deze techniek verbonden gevaren kan men toelichten aan een van de eerste recombinant-DNA’S, vervaardigd door de Amerikaan Paul Berg, nl. tussen de E. coh'-bacteriofaag A en het tumorvirus SV40. Als op een dergelijke wijze kankergenen in E. coli ingebouwd zouden worden en een dergelijke bacterie zou in de dikke darm van mensen terecht komen, dan is een kankerepidemie denkbaar. Dit bracht o.a. P.Berg ertoe in 1974 een oproep te doen aan onderzoekers over de hele wereld om van bepaalde experimenten af te zien (in het zgn. moratorium). In 1976 zijn de zgn. guidelines (richtlijnen) door het Nationaal Institute of Health (van de VS) aan de onderzoekers opgelegd. Deze guidelines onderscheiden verschillende niveaus van isolatie, des te strenger naarmate het experiment gevaarlijker wordt geacht.
Veel aandacht wordt besteed aan de zgn. biologische isolatie, waarbij bacteriestammen worden gebruikt die in het milieu en in het menselijk lichaam een geringe overlevingskans hebben. Ook in Nederland is een commissie belast met het toezicht op genetische manipulatie. Deze commissie vaardigde in 1976 richtlijnen uit, die in 1979 en 1981 zijn herzien, omdat uit experimenten was komen vast te staan dat de betrokken risico’s toch wel overschat waren.
