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CRISPR(clustered,regularly interspaced,short palindromic repeats)是一種來自細菌降解入侵的病毒DNA或其他外源DNA的免疫機制。在細菌及古細菌中，CRISPR系統共分成3類，其中Ⅰ類和Ⅲ類需要多種CRISPR相關蛋白（Cas蛋白）共同發揮作用，而Ⅱ類系統只需要一種Cas蛋白即可，這為其能夠廣泛應用提供了便利條件。目前，來自Streptococcus pyogenes的CRISPR/Cas9系統應用較為廣泛。
Cas9蛋白（含有兩個核酸酶結構域，可以分別切割DNA兩條單鏈）。Cas9首先與crRNA及tracrRNA結合成復合物，然后通過PAM序列結合并侵入DNA，形成RNA-DNA復合結構，進而對目的DNA雙鏈進行切割，使DNA雙鏈斷裂。由于PAM序列結構簡單（5’-NGG-3’），幾乎可以在所有的基因中都能找到大量靶點，因此得到廣泛的應用。CRISPR/Cas9技術已經成功應用于植物、細菌、酵母、魚類及哺乳動物細胞，是目前較高效的基因組編輯技術。