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　　CRISPR/Cas（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）系统是一种原核生物的免疫系统，用来抵抗外源遗传物质的入侵，比如噬菌体病毒和外源质粒。

　　CRISPR位点的基本结构如上，其中间隔区是被细菌俘获的外源DNA序列，相当于细菌免疫系统的“黑名单”。

　　当入侵者首次到来时，cas1,cas2复合物就会识别外源DNA与间隔序列相对应的原间隔序列（PAM）并将其剪下，然后在其他酶的协助下将其插入CRISPR序列。这样入侵者的黑名单就会被记录下。

　　当入侵者再次来临时CRISPR序列会在前导区的调控下转录出两种：pre-CRISPR-derived RNA (pre-crRNA)和trans-acting crRNA（tracrRNA）。其中，tracrRNA是由重复序列区转录而成的具有发卡结构的RNA，而pre-crRNA是由整个CRISPR序列转录而成的大型RNA分子。随后，pre-crRNA，tracrRNA以及Cas9编码的蛋白将会组装成复合体。它将根据入侵者的类型，选取对应间隔序列RNA，并在RNase Ⅲ的协助下对这段间隔序列RNA进行剪切，最终形成一段短小的crRNA（包含单一种类的间隔序列RNA以及部分重复序列区）。crRNA，Cas9以及tracrRNA组成的复合物，就是最终的“战斗武器”。

　　Cas9/tracrRNA/crRNA复合物将扫描整个外源DNA序列，并识别出与crRNA互补的原间隔序列。这时，复合物将定位到PAM/原间隔序列的区域，DNA双链将被解开，形成R-Loop。crRNA将与互补链杂交，而另一条链则保持游离状态。随后，Cas9蛋白发起猛烈攻势，其HNH酶活性将剪切crRNA互补的DNA链，而其RuvC活性位点将剪切非互补链。最终，Cas9使双链断裂（DSB）形成，外源DNA的表达被沉默，入侵者被一举歼灭。在自然界中，CRISPR/Cas系统拥有多种类别，其中CRISPR/Cas9系统是研究最深入，应用最成熟的一种类别。CRISPR/Cas9是继锌指核酸内切酶（ZFN）”、“类转录激活因子效应物核酸酶（TALEN）”之后出现的第三代“基因组定点编辑技术”。

　　CRISPR/CAS可以实现目的基因的敲除，基因编辑模型动物的构建等，例如，可在待敲除的目的基因的上下游各设计一条向导RNA（gpRNA1、gpRNA2），将其与含有Cas9蛋白编码基因的质粒一同转入细胞中。则向导RNA可通过碱基互补配对靶向PAM附近的目标序列，Cas9蛋白会使基因上下游的DNA断裂。而后细胞自身存在的DNA损伤修复的应答机制可使dsDNA断裂的上下游两端的序列连接起来，从而实现了目的基因的敲除。再如，可为细胞提供一个修复的模板质粒，这样细胞就可按照提供的模板在修复过程中引入片段插入或定点突变。也可对受精卵细胞进行基因编辑，并将其导入代孕母体中，可实现基因编辑动物模型的构建。