CRISPR-Cas9系统是细菌在与噬菌体抗争的进化过程中产生的一种抵御外源DNA入侵的机制，能有效识别并剪切外源DNA。基于其识别切除外源DNA的原理，CRISPR-Cas9系统被开发成为新一代基因编辑工具。与ES打靶、ZFN、TALEN等技术途径相比，CRISPR-Cas9系统操作简便、效率高、成本低，有着极其广阔的应用前景。

　　CRISPR RNA(crRNA)：指的是一个含有42个碱基的小RNA，它的5’是20个可以和目标DNA配对的碱基，所以是可变的；它的3’是22个不变的碱基，术语叫”repeat”

　　trans-activating crRNA (tracrRNA)：指的是一个大概含有87个碱基的小RNA，它的5’可以和crRNA的3’“repeat”配对，术语叫做”anti-repeat”，除此之外，其它部分可以形成hairpin样的二级结构。

　　crRNA和tracrRNA结合在一起后可以与Cas9结合，然后通过那20个可变的RNA识别含有PAM的genomic DNA。

　　CRISPR-Cas9系统的一大改进是，将crRNA、tracrRNA所组成的双链RNA结构改造成为发夹样的单链导向RNA(Single-guideRNA，sgRNA/gRNA)。其中，gRNA5′端的前20个核苷酸相当于crRNA序列，可以与靶基因片段互补结合，gRNA同样能够指导Cas9蛋白特异切割双链DNA，进一步简化了CRISPR-Cas9系统的操作环节.

　　Cas9识别位点的特异性就由20个碱基的向导序列和3个碱基的PAM序列共同决定。一旦基因组序列中出现由于gRNA引导的Cas9切割DNA断口，细胞内的非同源末端连接修复机制和同源重组修复机制就会启动，而非同源末端连接修复机制会造成基因组序列的突变和移码，从而有一定概率出现目的基因的序列突变和蛋白翻译提前终止。

　　CRISPR/Cas9是一种能够对任何物种基因组的特定位点进行精确编辑的技术。使用该技术能够进行细胞水平和动物水平的单基因或多基因的组成型/条件性/组织特异性敲除，敲入或定点突变。其原理是Cas9蛋白通过导向性RNA(guideRNA，gRNA)识别特定基因组位点并进行剪切。