能够方便而精确的对DNA和核苷酸序列进行编辑，是科研工作者们长期以来的梦想。CRISPR/Cas9系统的诞生和成熟标志这这一梦想逐渐变为现实。CRISPR/Cas9系统，作为第三代基因编辑技术，它的本质其实是细菌中一种对付诸如病毒等外来DNA的防御系统。此系统的工作原理是 成簇的、规律间隔的短回文重复序列的crRNA（ CRISPR-derived RNA ）通过碱基配对与 tracrRNA （trans-activating RNA ）结合形成 tracrRNA/crRNA 复合物，此复合物引导核酸酶 Cas9 蛋白在与 crRNA 配对的序列靶位点剪切双链 DNA。而通过人工设计这两种 RNA，可以改造形成具有引导作用的sgRNA （short guide RNA ），足以引导 Cas9 对 DNA 的定点切割。

研究证实Cas9的基因组编辑能力是通过称作为“PAM”（ protospacer adjacent motif）的短DNA序列来实现的。这一研究揭示了PAM的两个主要功能，解释了它对于Cas9能够靶向和切割与导向RNA相匹配的DNA序列如此至关重要的原因。在外源DNA的靶向位点附近存在PAM，而宿主基因组的这些靶向位点则缺乏PAM，使得Cas9能够精确区分必须降解的非自身DNA和几乎完全相同的自身DNA。此外，存在PAM也是激活Cas9酶的必要条件。

通过对Cas9序列进行突变，与不同的功能域蛋白融合，实现不同的靶向基因操作，如DNA剪切，转录抑制，调控因子定位，荧光标签定位等。CRISPR/Cas9系统还有以下优势：首先，CRISPR/Cas9系统的可用位置更多。理论上基因组中每8个碱基就能找到一个可以用CRISPR/Cas9进行编辑的位置，可以说这一技术能对任一基因进行操作。其次，CRISPR/Cas9系统更具有可拓展性，例如可以通过对Cas9蛋白的修饰，让它不切断DNA双链，而只是切开单链，这样可以大大降低切开双链后带来的非同源末端连接造成的染色体变异风险。第三，更为重要的是，CRISPR/Cas9系统的使用极为方便，只需要简单的几步就能完成，几乎任何实验室都可以开展工作，而不需要向ZFN和TALEN那样借助商业公司的协助完成。正是由于CRISPR/Cas9的诸多优秀特点和广泛的应用前景，因此它成为了热门的研究和应用领域。

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