Clustered regularly interspaced short palindromic repeats（CRISPR）——规律成簇的间隔短回文重复和CRISPR-associated protein 9（Cas9），共同组成了一套系统，是细菌用来防御噬菌体DNA注入和质粒转移的天然防御系统。但现在被人类所重新利用，构建了很强的RNA引导的DNA靶向平台——主要用来基因组编辑、转录扰乱、表观遗传调控等。
细菌抵抗噬菌体入侵
图中是细菌天然免疫系统。我们可以看到，CRISPR locus是由几个原件构成。一开始是个反向转录的RNA，是特异的非编码RNA，可以和重复序列部分互补（trancrRNA，橙色矩形），后面是各种cas基因（箭头表示），接着是CRISPR排列（棕色的菱形是重复序列，彩色的是间隔）。而这些间隔序列是细菌从噬菌体DNA中获得的遗传原件：当噬菌体感染细菌，细菌激活相关的cas基因——Cas1，Cas2,和Csn2，将其中新的间隔序列整合到自身的CRISPR arry中。一旦获得以后，新的spacer就会出现在pre-crRNA中，此时tracrRNA与不同的SPACER互补，在RNaseIII的作用下，产生crRNA，进一步在其他未知的核酸酶的作用，剪切crRNA的5'端，使得引导序列长为20nt。如果噬菌体注入DNA，那么这个免疫系统将被激活，来干扰噬菌体DNA。
剪切与修复
我们目前主要使用II型CRISPR系统，它和他的区别在于，只是需要一个DNA内切酶Cas9来对与sgRNA20个互补碱基的带有PAM结构的DNA进行剪切。剪切后是DNA产生平末端的DSB（双链断裂），然后在进行非同源的末端连接过程中，容易随机插入或者删除或者替换。或者进行高保真的同源定向修复，修复DNA。
