Bakterilerin biyoteknolojide kullanımı oldukça yaygınlaşmıştır. Son on yıl içinde moleküler biyoloji, bakteri biyolojisi ve biyokimya alanındaki ilerlemeler, bakterilerin anti-kanser ajanları olarak kullanılmasının yanı sıra, kemoterapi ve gen tedavisi gibi hassas tedavi yöntemlerinde vektör olarak kullanılmalarını da mümkün kılmıştır. Bu bölümde özellikle Escherichia coli enzim ve genleri, beden dışında etkisiz olan ancak beden içinde oldukça etkili olan ön-ilaç yöntemlerinde kullanılmaktadır. Ayrıca, Pseudomonas egzotoksinlerine konjuge edilen IL-4, malign beyin tümörlerinde uygulanmakta ve normal beyin hücreleri dışındaki hücrelerin IL-4 reseptörlerine yüksek afinite ile bağlanarak, normal beyin dokusuna zarar vermeden tümörün büyük bir bölümünün tahrip edilmesini sağlamaktadır.

Bu derleme sonucunda, bazı kanser türlerinin tedavisinde bakteriyel kökenli anti-kanser ajanların kullanımına odaklanılmıştır. Bakterilerin organik maddelerin dönüşümündeki rolü, 19. yüzyılın ortalarına kadar anlaşılamamıştır. Ancak, insanoğlu ilk çağlardan beri mikroorganizmaları besin üretiminde (sirke, ekmek, şarap, peynir, bira vb.) kullanmaktadır.

Son yıllarda moleküler biyoloji ve biyokimyadaki gelişmeler, mikroorganizmaların anti-kanser ajanlar olarak kullanılmasını gündeme getirmiştir. Kanser gen tedavisinde onkolitik ajan olarak bilinen virüslerin vektör olarak kullanımı oldukça iyi bilinmesine rağmen, bakterilerin anti-kanser potansiyeli ile ilgili henüz yeterince çalışma yapılmamıştır. İlk kez 1978 yılında, malign beyin tümörleri için bakteriler onkolitik ajan olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmalarda, sağlığa zararı olmayan Clostridium butyricum M55 sporlarının karotid artere enjeksiyonu yapılmış ve bu sporların beyindeki tümörlere ulaştıktan bir hafta sonra onkolizis oluşturduğu gözlenmiştir.

Genetik olarak değiştirilmemiş patojenik bakterilerin tedavi yöntemlerinde kullanımı arzu edilmemektedir. Bakterilerin güvenli ve etkili bir şekilde tedavi yöntemlerinde kullanımı için genetik mühendisliği teknikleri ile modifikasyon yapılması gerektiğine dair önemli veriler bulunmaktadır. Bakteriler, toksinler ve immün ajanlar üretme kapasitesine sahip olup, doğrudan onkolitik ajan olarak kullanılmaktadırlar. Bakterilerin genetik olarak modifikasyonu, bakteriyel genomların düzenlenmesi ile uyumlu hale gelmektedir. Ayrıca, genetik olarak modifiye edilen bakteriler, antikanser ajanlara dönüştürülmektedir ve kanser gen tedavisinin bir parçasını oluşturmaktadırlar.

Genetik mühendisliği ve biyoinformatik yöntemleri ile geliştirilmiş yaklaşımlar ve teknikler, başta gıda sektörü olmak üzere birçok uygulama alanı bulmuştur. Organik atıkları parçalayan enzimlerin kodlandığı genlerin, kirli sularda yaşayan mikroorganizmalara aktarılması, çevre kirliliğine neden olan organik atıkların hızlı bir şekilde ortadan kaldırılmasını sağlamaktadır.