能夠方便而精確的對(duì)DNA和核苷酸序列進(jìn)行編輯，是科研工作者們長(zhǎng)期以來(lái)的夢(mèng)想。CRISPR/Cas9系統(tǒng)的誕生和成熟標(biāo)志這這一夢(mèng)想逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。CRISPR/Cas9系統(tǒng)，作為第三代基因編輯技術(shù)，它的本質(zhì)其實(shí)是細(xì)菌中一種對(duì)付諸如病毒等外來(lái)DNA的防御系統(tǒng)。此系統(tǒng)的工作原理是 成簇的、規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列的crRNA（ CRISPR-derived RNA ）通過(guò)堿基配對(duì)與 tracrRNA （trans-activating RNA ）結(jié)合形成 tracrRNA/crRNA 復(fù)合物，此復(fù)合物引導(dǎo)核酸酶 Cas9 蛋白在與 crRNA 配對(duì)的序列靶位點(diǎn)剪切雙鏈 DNA。而通過(guò)人工設(shè)計(jì)這兩種 RNA，可以改造形成具有引導(dǎo)作用的sgRNA （short guide RNA ），足以引導(dǎo) Cas9 對(duì) DNA 的定點(diǎn)切割。

研究證實(shí)Cas9的基因組編輯能力是通過(guò)稱作為“PAM”（ protospacer adjacent motif）的短DNA序列來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這一研究揭示了PAM的兩個(gè)主要功能，解釋了它對(duì)于Cas9能夠靶向和切割與導(dǎo)向RNA相匹配的DNA序列如此至關(guān)重要的原因。在外源DNA的靶向位點(diǎn)附近存在PAM，而宿主基因組的這些靶向位點(diǎn)則缺乏PAM，使得Cas9能夠精確區(qū)分必須降解的非自身DNA和幾乎完全相同的自身DNA。此外，存在PAM也是激活Cas9酶的必要條件。

通過(guò)對(duì)Cas9序列進(jìn)行突變，與不同的功能域蛋白融合，實(shí)現(xiàn)不同的靶向基因操作，如DNA剪切，轉(zhuǎn)錄抑制，調(diào)控因子定位，熒光標(biāo)簽定位等。CRISPR/Cas9系統(tǒng)還有以下優(yōu)勢(shì)：首先，CRISPR/Cas9系統(tǒng)的可用位置更多。理論上基因組中每8個(gè)堿基就能找到一個(gè)可以用CRISPR/Cas9進(jìn)行編輯的位置，可以說(shuō)這一技術(shù)能對(duì)任一基因進(jìn)行操作。其次，CRISPR/Cas9系統(tǒng)更具有可拓展性，例如可以通過(guò)對(duì)Cas9蛋白的修飾，讓它不切斷DNA雙鏈，而只是切開單鏈，這樣可以大大降低切開雙鏈后帶來(lái)的非同源末端連接造成的染色體變異風(fēng)險(xiǎn)。第三，更為重要的是，CRISPR/Cas9系統(tǒng)的使用極為方便，只需要簡(jiǎn)單的幾步就能完成，幾乎任何實(shí)驗(yàn)室都可以開展工作，而不需要向ZFN和TALEN那樣借助商業(yè)公司的協(xié)助完成。正是由于CRISPR/Cas9的諸多優(yōu)秀特點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用前景，因此它成為了熱門的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。

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