被切断的DNA
直到20世纪后半期为止，分子生物学已经揭开了遗传现象的基本机制。虽然只是一部分，但通过了解这一部分生命的奥秘，我们终于能够工业化地利用基因了。
粗略地说，基因就是排列成一列形成DNA的四种核碱基。将具有特定功能的DNA片段（基因）从某个生物的细胞中剪切，放入另一个生物的细胞中并使其顺利表达（基因敲入），以及让特定基因停止运转（基因敲除），这两者是基因工程的基础。
在编辑DNA时，需要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
限制性核酸内切酶本来是细菌为了保护自身不受病毒侵犯而进化出的一个结构，是能够水解进入细胞内部的病毒的DNA的酶。它可以识别出病毒特有的核酸序列，以免误将自身的DNA水解。利用这种特性，我们可以辨认出特定的核酸序列，并将其剪切。
DNA连接酶则是能够把剪切过的DNA连接起来的“强力胶”。在细胞内部，DNA会因为各种各样的原因而断裂。DNA连接酶就是为了修补DNA而进化出来的酶。在将被限制性核酸内切酶剪切出的DNA和其他DNA连接起来的时候会用到它。
将基因导入细胞时会使用“vector”（载体）。vector在拉丁语中是“媒介”的意思，它是用来将DNA片段运送至细胞内部的工具。载体有很多种类，在本节中我将为大家介绍三种代表性的载体。
第一种是质粒载体。质粒是微生物（细菌或酵母）体内的环状DNA，独立于其他染色体。用电脑来举例的话，染色体DNA就是存有维持基本功能的内设硬件，质粒就相当于在传输软件和文件时所用的USB闪存盘。
其实，自然界中的微生物也在通过交换质粒来交换遗传信息。微生物并不仅仅依靠突变来获得新的性状，还会通过质粒来传播自己偶然间获得的性状。质粒载体借用的就是微生物们所使用的这种技术。
质粒能够进入目标细胞的概率（转染效率）并不高。于是，人们找到了转染效率更高的病毒载体。病毒拥有能够感染目标细胞的能力，只要将所需的基因插入病毒的遗传信息，就能够将基因导入目标细胞了。
当然，作为载体使用的病毒，其中与病原性相关的遗传信息已经全部被删除了。但为了以防万一，实验室对其的管理依旧非常严格。病毒载体还可能被应用于基因治疗。因为我们借助于能够致病的病毒的性质（能够感染细胞），可以将用于治疗疾病的基因导入细胞。
最近DNA合成器的性能也提高了，我们现在已经能够快速、准确地合成大段的DNA，人工染色体载体也登上了舞台。虽然其在稳定性等方面还有改良空间，不过它足以导入数百万个核酸序列，是人们非常期待的技术。用电脑来举例的话，就相当于增加了新的硬件。
利用质粒和病毒载体开展的基因转移并不能很精准地进行。应该说，这两者都只是概率性地操纵基因。
不过，最近几年，又出现了一种“基因组编辑”的方法，它的基因操作成功率要比通过载体进行的基因重组更高。通过人工设计限制性核酸内切酶，可以更具针对性地将基因敲入目标DNA的基因区域，或从其中敲除基因。这种方法主要的技术有CRISPR/Cas系统和TALEN。
冲浪运动员拿了诺贝尔奖！
说到对基因工程贡献最大的技术，那就不得不提聚合酶链式反应（PCR技术）了。通过PCR技术，我们可以很简单地仅扩增所需要的基因区域内的DNA。
发明PCR技术的人是生物化学家凯利·穆利斯。他的外号叫作“有博士学位的冲浪运动员”。因为当他凭借PCR技术于1993年获得诺贝尔奖时，新闻报道的大标题正是：冲浪运动员拿了诺贝尔奖！
通过重组DNA技术，可以将基因敲入小鼠等实验动物，或是将它们身上原有的基因敲除。研究生命科学的科学家们，就是通过这种方法来研究每种基因的功能。
