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Per clonazione si intende la produzione di una serie di individui geneticamente identici. E' un processo che può verificarsi anche spontaneamente.

Per esempio, durante le prime fasi dello sviluppo di un embrione può accadere che la massa di cellule derivate dallo zigote si divida in due, dando origine a due gemelli monozigotici, ossia identici.

Un procedimento simile può essere realizzato artificialmente in laboratorio, separando le cellule dell'embrione quando sono solo 4 o 8; se queste cellule vengono reimpiantate in utero, da esse si svilupperà una serie di individui identici.

Una metodica completamente diversa per realizzare la clonazione consiste nel prelevare il nucleo di una cellula di un organismo adulto, e trapiantarlo in una cellula uovo il cui nucleo sia stato precedentemente rimosso.

I primi esperimenti di questo tipo erano stati condotti sulle rane, e avevano dimostrato che, almeno in questi organismi, l'operazione è possibile.

La riuscita di questi esperimenti era tutt'altro che scontata. Infatti durante lo sviluppo embrionale le cellule derivanti dallo zigote vanno incontro a una progressiva perdita delle loro potenzialità. Questo succede perché, sebbene tutte possiedano esattamente lo stesso DNA, questo viene modificato in modo tale che soltanto alcuni dei geni contenuti nel genoma sono attivi. Ad esempio le cellule muscolari producono grandi quantità di miosina, mentre non sono capaci di produrre l'emoglobina, che caratterizza invece i globuli rossi del sangue.

Gli esperimenti di clonazione effettuati con le rane hanno dimostrato che, almeno in alcuni organismi e tessuti, le modifiche del DNA che accompagnano il differenziamento non sono irreversibili, e che il nucleo di una cellula adulta può essere riprogrammato completamente se viene trasferito in un citoplasma diverso.

Per molti anni i ricercatori si sono chiesti se un fenomeno di questo genere poteva verificarsi nei mammiferi. Nel febbraio 1997, grazie ad alcuni miglioramenti tecnici, un gruppo di scienziati dell'università di Edinburgo è riuscito ad ottenere la nascita di un agnello perfettamente normale (la famosa Dolly) a partire dal nucleo di una cellula dell'epitelio di una pecora adulta.

In questo modo è stato definitivamente dimostrato che la clonazione tramite trapianto nucleare è possibile anche nei mammiferi. La clonazione di Dolly ha aperto una serie di nuove prospettive per le biotecnologie.

Una delle applicazioni più immediate della clonazione è stata lo sviluppo di una nuova metodica per la produzione di pecore geneticamente modificate, per la quale lo stesso gruppo che ha clonato Dolly ha ottenuto il brevetto.

In prospettiva la clonazione potrebbe consentire di produrre cellule staminali totipotenti da utilizzare per la cura di numerose malattie dell'uomo, come quelle neurodegenerative.

Uno dei fattori che hanno limitato finora il trapianto terapeutico di cellule staminali è rappresentato dalla reazione immunitaria dell'organismo. Tuttavia, se queste fossero prodotte per mezzo della clonazione, il problema sparirebbe, perché avrebbero caratteristiche genetiche perfettamente identiche a quelle del ricevente.

Non bisogna pensare però che queste applicazioni siano a portata di mano. Infatti, nonostante tutti gli sforzi effettuati finora, l'efficienza della clonazione è estremamente bassa. Si pensi soltanto che, per la produzione di Dolly sono stati utilizzate 277 cellule uovo, che solo 30 di queste hanno dato un embrione e che solo uno di questi si è sviluppato a termine.