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CRISPR(clustered,regularly interspaced,short palindromic repeats)是一种来自细菌降解入侵的病毒DNA或其他外源DNA的免疫机制。在细菌及古细菌中，CRISPR系统共分成3类，其中Ⅰ类和Ⅲ类需要多种CRISPR相关蛋白（Cas蛋白）共同发挥作用，而Ⅱ类系统只需要一种Cas蛋白即可，这为其能够广泛应用提供了便利条件。目前，来自Streptococcus pyogenes的CRISPR/Cas9系统应用较为广泛。
Cas9蛋白（含有两个核酸酶结构域，可以分别切割DNA两条单链）。Cas9首先与crRNA及tracrRNA结合成复合物，然后通过PAM序列结合并侵入DNA，形成RNA-DNA复合结构，进而对目的DNA双链进行切割，使DNA双链断裂。由于PAM序列结构简单（5’-NGG-3’），几乎可以在所有的基因中都能找到大量靶点，因此得到广泛的应用。CRISPR/Cas9技术已经成功应用于植物、细菌、酵母、鱼类及哺乳动物细胞，是目前较高效的基因组编辑技术。