Η κλωνοποίηση γονιδίων δημιουργεί αντίγραφα ενός συγκεκριμένου γονιδίου. Δεν είναι το ίδιο με την κλωνοποίηση ενός οργανισμού. Είναι μια τεχνική μοριακής βιολογίας που χρησιμοποιείται για την απομόνωση ενός γονιδίου, την εισαγωγή του σε έναν φορέα και τον πολλαπλασιασμό του σε ένα κύτταρο ξενιστή. Το αποτέλεσμα είναι πολλά πανομοιότυπα αντίγραφα του γονιδίου, τα οποία μπορούν να μελετηθούν, να προσδιοριστεί η αλληλουχία τους ή να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή μιας πρωτεΐνης.

Η διαδικασία έχει πολλά βήματα. Το γονίδιο ενισχύεται με PCR ή κόβεται από ένα μεγαλύτερο μόριο DNA με ένζυμα περιορισμού. Εισάγεται σε έναν φορέα, συνήθως ένα πλασμίδιο, χρησιμοποιώντας λιγάση. Ο φορέας εισάγεται σε ένα κύτταρο ξενιστή, συχνά E. coli, μέσω μετασχηματισμού. Το κύτταρο ξενιστή πολλαπλασιάζεται και το πλασμίδιο αναπαράγεται μαζί του. Τα κύτταρα που περιέχουν το πλασμίδιο επιλέγονται, συνήθως με έναν δείκτη αντοχής στα αντιβιοτικά. Το γονίδιο στη συνέχεια απομονώνεται από τα κύτταρα ξενιστή.

Η κλωνοποίηση γονιδίων χρησιμοποιείται για την παραγωγή ινσουλίνης, αυξητικής ορμόνης και άλλων θεραπευτικών πρωτεϊνών. Χρησιμοποιείται για τη μελέτη της γονιδιακής λειτουργίας μέσω της έκφρασης του γονιδίου σε έναν οργανισμό-μοντέλο. Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία γενετικά τροποποιημένων καλλιεργειών και ζώων. Είναι μια θεμελιώδης τεχνική της βιοτεχνολογίας.

Η τεχνική δεν είναι χωρίς προκλήσεις. Ορισμένα γονίδια είναι δύσκολο να κλωνοποιηθούν επειδή είναι τοξικά για τον ξενιστή ή ασταθή. Άλλα απαιτούν ειδικούς φορείς ή στελέχη ξενιστή. Αλλά για τα περισσότερα γονίδια, η κλωνοποίηση είναι ρουτίνα. Είναι το πρώτο βήμα σε πολλά πειράματα.