แบคทีเรียมีกลไกที่ใช้สำหรับป้องกันตัวเองจากการบุกรุกของสารพันธุกรรมแปลกปลอม เช่น แบคเทอริโอฟาจ และพลาสมิด กลไกที่สำคัญอย่างหนึ่งคือ ระบบ Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats และโปรตีน Cas (CRISPR-Cas system) ซึ่งการทำงานของระบบ CRISPR-Cas เปรียบได้กับระบบภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะของแบคทีเรีย กลไกการทำงานคือแบคทีเรียสามารถนำเอาชิ้นส่วนของสารพันธุกรรมของแบคเทอริโอฟาจ หรือพลาสมิด ที่บุกรุกเซลล์เข้าสู่โครโมโซมของตัวเอง ในบริเวณของ CRISPR ทำให้แบคทีเรียนั้นสามารถจดจำแบคเทอริโอฟาจหรือ พลาสมิดที่เคยบุกรุกเข้ามาได้ ดังนั้นเมื่อแบคเทอริโอฟาจหรือพลาสมิดชนิดเดิมบุกรุกกลับเข้ามาอีกในครั้งต่อไป แบคทีเรียจะสร้าง RNA ที่เรียกว่า CRISPR–RNA หรือcrRNA ซึ่งมีความจำเพาะกับแบคเทอริโอฟาจ หรือพลาสมิดนั้น และ crRNA ที่สร้างขึ้นจะทำงานร่วมกับโปรตีน Cas ในการทำลายสารพันธุกรรมของแบคเทอริโอฟาจ หรือพลาสมิดนั้นๆ ปัจจุบันความรู้เรื่องระบบ CRISPR-Cas ได้นำไปประยุกต์ใช้ในงานด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพ เช่น การพัฒนา CRISPR เพื่อใช้เป็นโมเลกุลเครื่องหมายสำหรับการศึกษาทางระบาดวิทยาของแบคทีเรียก่อโรค การพัฒนาสายพันธุ์แบคทีเรียที่สามารถทนต่อการบุกรุกของแบคเทอริโอฟาจและการใช้เป็นเครื่องมือสำหรับการแก้ไขปรับปรุงพันธุกรรม ระดับจีโนมในสัตว์และพืช