CRISPR/Cas系统是原核生物的一种天然免疫系统，存在于大多数细菌和古生菌中。原核生物在遭到病毒入侵后，能够把病毒DNA的一小段提取出来并存储到自身基因组上的特定区域， 我们把这个区域称为CRISPR存储空间。当再次遇到病毒入侵时，原核生物能够根据存储的DNA片段识别病毒，将病毒的DNA切断而使之失效。目前应用*泛的CRISPR/Cas系统是来源于酿脓链球菌 (Streptococcus pyogenes) 的CRISPR/Cas9系统。
天然的CRISPR-Cas9系统由三部分组成：SpCas9 (以下简称Cas9)、crRNA、tracrRNA。为了方便实验设计以及提高gRNA的稳定性，Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier将crRNA和tracrRNA融合成一条RNA，并把其称为sgRNA (single-guide RNA)，见下图。
改造后的CRISPR/Cas9系统成为研究者做基因编辑的有利工具。Cas9蛋白要成功识别目标序列必须满足两个条件：(1) sgRNA的5'端20 nt和靶DNA之间碱基配对；(2) 靶DNA的3'端有合适的PAM序列。CRISPR/Cas9切割目标DNA后产生DSB (双链断裂)，DSB是一切基于核酸内切酶的基因编辑的基础，CRISPR/Cas9因为只需要改变sgRNA的5'端序列即可重编程Cas9的序列特异性，设计和操作十分方便。
效率高：可精确编辑基因组，编辑效率高
周期短：构建和使用极为方便，极大降低了实验难度，缩短实验周期
广谱性：无基因、细胞及物种限制
多重编辑能力：可实现多个靶位点同时进行基因打靶
功能丰富：可实现敲除、插入、抑制、激活等多种目的基因
