CRISPR/Cas 系统全称为常间回文重复序列丛集/常间回文重复序列丛集关联蛋白系统（clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins）。这一系统是源于细菌中的一种后天免疫系统，被研究人员开发为能够在特定DNA位点进行靶向编辑的工具。CRISPR/Cas9系统由Cas9内切酶和sgRNA组成：Cas9内切酶蛋白：含RuvC和HNH样核酸酶结构域，具有切割双链DNA的功能，能识别PAM基序（5’-NGG），并在PAM基序上游第3个碱基处切割双链DNA。sgRNA：为tracrRNA和crRNA部分序列互补配对组成的复合物；其中tracrRNA负责与Cas9蛋白结合，而crRNA携带外来核酸识别序列（spacer）。基因编辑中，为了方便实验设计以及提高gRNA的稳定性，将tracrRNA和crRNA融合成一条RNA，称为sgRNA。
CRISPR/Cas9递送工具
在实际应用中，可通过细胞转染、腺相关病毒（AAV）、慢病毒等病毒包装，外泌体包装，LNPs包封等方式向胞内或体内或胞内递送质粒、Cas蛋白和sgRNA、mRNA和sgRNA、环状RNA（circRNA）和sgRNA等，从而在体内或胞内表达CRISPR/Cas9系统，达到基因编辑的目的。
各种形式各有优缺点，circRNA的表达形式是其中最优前景和发展潜力的。
1.质粒
优点：相对稳定，成本低，易于制造；
缺点：转染和表达效率低；整合到基因组的风险大；Cas蛋白较大，导致质粒碱基数多，更增加了病毒包装难度。
2. Cas蛋白和sgRNA复合物
优点：方法相对直接，起效快；
缺点：复合物降解速度快；蛋白较大且RNPs复合物电荷特性使递送效率低；较纯的活性Cas蛋白耗时长、成本高，还涉及细菌内毒素污染问题。
3. mRNA和sgRNA
优点：获取较易，可通过体外转录得到；与质粒相比起效更快；脱靶概率更低；免疫原性较低；胞内存留时间短，安全性更高；
缺点：mRNA不稳定，很容易降解。
4. 环状RNA（circRNA）和sgRNA
优点：与质粒相比起效更快，脱靶效率低，获取较易，安全性更高，可体外制备得到（具备线性mRNA的所有优点）；与线性mRNA相比，circRNA的环状结构使其稳定性更高，半衰期更长。线性RNA的免疫原性可能干扰蛋白的产生，并触发清除编辑细胞的免疫反应。因此，免疫原性更低的circRNA是基因编辑元件更合适的介质。因此，circRNA在基因编辑中具有重要的应用前景。
缺点：目前对RNA疗法的应用开发主要集中在线性mRNA，circRNA应用的开发研究仍然较少，还只是停留在概念层面，研究者对circRNA的翻译能力和体外制备仍持保留意见。
CRISPR/Cas9的优势
1. 高效性和精确性：CRISPR/Cas9技术能够以高效且精确的方式进行基因编辑，尤其在识别和靶向基因的特定位点时具有极高的准确性。
2. 多重基因编辑：可以同时编辑多个基因位点，这在功能基因组学研究中非常重要。
3. 适应性广泛：CRISPR/Cas9技术可应用于多种生物系统，包括细菌、酵母、植物、动物以及人类细胞。
4. 简单易操作：与其他基因编辑技术相比（如ZFN和TALEN），CRISPR/Cas9的操作更加简单，时间更短，成本更低。
CRISPR/Cas9 的应用
1. 基因敲除（Knockout）：通过NHEJ修复机制，CRISPR/Cas9可以引入小的插入或缺失突变，从而破坏基因的功能，实现在细胞或生物体中敲除特定基因的目的。这对研究基因功能和疾病模型的建立非常有用。
2. 基因编辑和基因修复：通过HDR修复机制，研究人员可以使用CRISPR/Cas9引入特定的DNA序列以修复突变基因或插入新的基因。这种应用在遗传疾病治疗中具有巨大潜力。
3. 基因激活或抑制（CRISPRa/CRISPRi）：使用失活的Cas9（dCas9）蛋白，该蛋白无法切割DNA但仍能靶向特定序列。通过结合转录激活因子或抑制因子，dCas9可用来上调或下调特定基因的表达，而不改变基因序列。
4. 疾病模型的建立：通过基因敲除或敲入技术，CRISPR/Cas9可以用来创建患有特定基因突变的动物模型，用于研究人类疾病的发生机制，尤其是癌症、神经退行性疾病和遗传性疾病。
5. 基因组大规模筛选：通过CRISPR/Cas9进行基因组范围内的基因敲除筛选，可以发现与某种生物过程或疾病相关的关键基因。这种技术在药物靶点发现和功能基因组学研究中尤为重要。
6. 基因治疗：通过对病毒的定向基因编辑，可治疗感染性疾病；通过构建肿瘤模型、靶向敲除致癌基因位点、恢复抑癌基因活性、减少肿瘤细胞耐药性、激活肿瘤免疫等治疗肿瘤疾病；通过在突变位点处或附近切割DNA双链，同时诱导不同类型的插入，导致基因删除、突变、敲入、反转等，可治疗遗传疾病；利用基因编辑解决异种器官移植中的问题。
7. 分子诊断：利用 Cas9高特异性识别并结合双链DNA(dsDNA)的特性，结合PCR技术可实现灵敏度更高、特异性和普适性更强的核酸分子检测。
8. 抗体生产：将动物免疫分子基因编辑为人类或异种基因，将解决异源抗体免疫排斥的问题。
9. 培育新品种：通过定向改造生物，实现农作物、畜牧家禽、水产品等新品种培育。
参考文献
https://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR_gene_editing