La scoperta della struttura del DNA ed i conseguenti traguardi raggiunti nel campo della biologia molecolare, potrebbero aver indotto a pensare che fin dall'inizio sia stato molto semplice isolare singole molecole di DNA in qualsiasi organismo vivente. Le esperienze in laboratorio hanno dimostrato quanto questa convinzione sia infondata; le difficoltà nascono proprio dalla natura stessa della molecola.
Il DNA è una catena fragile costituita da quattro desossiribonucleici fondamentali, la sequenza di questi (o delle rispettive basi A,T,G e C) specifica l'informazione genetica; in natura come già abbiamo detto nei paragrafi precedenti coppie di filamenti con sequenze complementari formano una doppia elica nella quale si creano dei legami fra le coppie complementari.
All'interno della cellula, la molecola di DNA è circondata e ulteriormente avvolta ad elica da varie proteine. Qualsiasi tentativo di isolare una singola catena di DNA libero ( naked DNA), porta inevitabilmente alla sua rottura in vari punti, poiché essendo lungo e sottile, forze anche modeste lo possono danneggiare.
Per lungo tempo questo problema ha frenato gli sviluppi della moderna genetica. Solo negli anni '70 si è fatto qualche passo avanti grazie alla scoperta delle endonucleasi di restrizione, enzimi in grado di scindere i filamenti di DNA in segmenti più piccoli, più resistenti e meglio identificabili, rendendo cosi' più facile l'identificazione del gene in esame. Ci troviamo quindi alla fine degli anni '70 in cui l'analisi del DNA e la conseguente indagine genetica si avvalgono delle endonucleasi, per ottenere delle sezioni del filamento originale, e delle sonde oligonucleotidiche per potere decodificare i singoli segmenti.
Un oligonucleotide è una corta catena di basi nucleotidiche disposte in un ordine specifico: in particolari condizioni, un oligonucleotide si lega in modo specifico ad una sequenza complementare di nucleotidi presenti in un singolo filamento di DNA.
Oligonucleotidi sintetici, marcati con delle etichette che consentano una facile rivelazione, possono funzionare da sonde per determinare se un campione di DNA contiene una data sequenza nucleotidica, ossia uno specifico gene.
A metà degli anni '80 tecniche automatizzate hanno permesso di sintetizzare sonde oligonucleotidiche in modo efficiente ed affidabile, rendendole degli strumenti estremamente precisi per le indagini genetiche.