Medical Sciences Journal of Islamic Azad University

fa مروری بر کاربرد CRISPR-CAS در بیوتکنولوژی میکروبی A review of the application of CRISPR-Cas in microbial biotechnology بيوتكنولوژي biotechnology مروري Review امروزه استفاده از سیستم‌های CRISPR-Cas برای ویرایش و اصلاح ژنوم در گونه‌های مختلف میکروبی به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند. سیستم‌های CRISPR-Cas که ابتدا به‌عنوان مکانیسم دفاعی باکتری‌ها در برابر عوامل مهاجم ویروسی شناسایی شدند، در طیف گسترده‌ای از گونه‌های میکروبی، از جمله باکتری‌ها و آرکئا، وجود دارند. این سیستم‌ها به دو کلاس اصلی تقسیم می‌شوند: کلاس ۱ که شامل مجموعه‌های پروتئینی چندزیرواحدی است، و کلاس ۲ که از طریق سیستم‌های پروتئینCas  تک واحدی مانند (Cas9) متمایز می‌شوند. انعطاف‌پذیری سیستم‌های CRISPR-Cas یکی از جذاب‌ترین ویژگی‌های آنها است. روشهای مختلف ویرایش ژنوم در سیستم‌های کلاس ۱ و ۲ نشان از انعطاف‌پذیری بالای این سیستم‌ها در تنوع مکانیسم‌های دفاعی آنها، که منجر به محافظت در برابر عفونت‌های ویروسی می شوند. علاوه بر آن سیستم‌های CRISPR-Cas در پایداری و یکپارچگی ژنوم باکتری‌ها و آرکئا نقش دارند. این سیستم‌ها اکنون ابزارهای ضروری در آزمایشگاه برای ژنومیک کارکردی، ویرایش دقیق ژنوم و برنامه‌ریزی هدفمند ژن هستند. آنها نقش کلیدی در زیست‌فناوری دارند و در مهندسی میکروارگانیسم‌ها و استفاده از آنها در تصفیه محیط‌زیست و تولید سوخت زیستی نقش ایفا می‌کنند. این سیستم‌ها علاوه بر آزمایشگاه در عرصه پزشکی نیز کاربرد دارند. تشخیص‌های مبتنی بر CRISPR امکان شناسایی سریع و دقیق عفونت‌ها و تغییرات ژنتیکی را فراهم آورده و به تشخیص زودهنگام بیماری‌ها کمک می‌کند. علاوه بر این، توسعه راهکارهای هدفمند ضدمیکروبی با استفاده از  CRISPRنیز برای مقابله با میکروارگانیسم‌های مقاوم به دارو کاربرد وسیعی یافته است. در مجموع، سیستم‌های CRISPR-Cas به ابزاری کلیدی در مهندسی ژنوم میکروارگانیسم‌ها و توسعه راهکارهای نوین تشخیصی و درمانی در پزشکی تبدیل شده‌اند. در این مقاله مروری، داده‌ها با جست‌وجو در پایگاه‌های Springer، ScienceDirect، Scopus وJohn Wiley  طی سال‌های ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۵ و بر اساس واژه‌های کلیدی تعیین‌شده در سایت MeSH گردآوری و تحلیل شدند.   Today, the use of CRISPR-Cas systems for genome editing and modification in diverse microbial species is widespread. Originally identified as bacterial defense mechanisms against viral invaders, CRISPR-Cas systems are present across a broad spectrum of microbial taxa, including bacteria and archaea. These systems are categorized into two main classes: Class 1, comprising multi-subunit protein complexes, and Class 2, distinguished by single-unit Cas protein systems such as Cas9. The flexibility of CRISPR-Cas systems stands out as one of their most attractive features. Various genome editing approaches employed by Class 1 and Class 2 systems reflect their high adaptability in defense mechanisms, which confer protection against viral infections. Furthermore, CRISPR-Cas systems contribute to the stability and integrity of bacterial and archaeal genomes. Currently, these systems serve as essential tools in laboratories for functional genomics, precise genome editing, and targeted gene programming. They play a key role in biotechnology, especially in the engineering of microorganisms for environmental remediation and biofuel production. Beyond laboratory applications, CRISPR-based diagnostics enable rapid and accurate detection of infections and genetic variations, thus facilitating early disease diagnosis. Moreover, the development of targeted antimicrobial strategies utilizing CRISPR has found extensive application in combating drug-resistant microorganisms. Collectively, CRISPR-Cas systems have become indispensable tools in microbial genome engineering and in the advancement of innovative diagnostic and therapeutic approaches in medicine. In this review, data were collected and analyzed through a literature search in Springer, ScienceDirect, Scopus, and John Wiley databases from 2018 to 2025, using MeSH-defined keywords related to microbial CRISPR-Cas systems CRISPR, مکانیسم دفاعی باکتریایی, بیوتکنولوژی میکروبی, ویرایش ژنوم CRISPR, Bacterial defense mechanism, Microbial biotechnology, Genome editing 266 280 http://tmuj.iautmu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1868-2&slc_lang=fa&sid=1 Bahareh Nowruzi بهاره نوروزی bahare77biol@gmail.com 100319475328460014679 100319475328460014679 Yes Associate Professor, Department of Biology, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran دانشیار، گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران Hassan Beiranvand حسن بیرانوند bwirana@gmail.com 100319475328460014680 100319475328460014680 No MSc Student, Department of Biology, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زیست‌‌‌‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران Armita Biglari آرمیتا بیگلری 100319475328460014681 0009-0005-4006-488X No MSc Student, Department of Biology, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زیست‌‌‌‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران