CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)是一種原核生物基因組內的重複序列，是細菌和古菌在進化過程中為了抵抗病毒入侵而發展出的免疫系統。這一系統主要由兩部分組成：CRISPR陣列和CRISPR相關蛋白(Cas)。CRISPR陣列通常包含一個前導區、多個重複序列區和多個間隔區。這些間隔區是細菌捕獲的外源DNA序列，如病毒基因組的一部分，前導區富含AT，作為啟動子序列。重複序列區具有迴文結構，能形成發卡狀二級結構，而間隔區則分隔這些重複序列。
CRISPR/Cas系統的工作機制包括三個主要階段：適應階段、表達階段和干擾階段。在適應階段，系統將入侵的外源DNA（如病毒基因組）整合到CRISPR陣列中作為新的間隔序列；表達階段涉及CRISPR陣列的轉錄和加工成成熟的CRISPR RNA(crRNA)；干擾階段則是通過crRNA與Cas蛋白形成複合體，特異性靶向並切割入侵的核酸，從而實現免疫防禦功能。
此外，CRISPR技術也被廣泛套用於基因編輯和基因表達調控等領域。通過設計特定的guide RNA（sgRNA），可以引導Cas9蛋白對DNA進行定點切割，進而促進DNA修復過程中的突變或精確編輯。這種方法已經在科學研究和潛在的治療套用中展示了巨大的潛力。