CRISPR/Cas（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/Cas）系统是目前被广泛运用的基因编辑系统，其原理是由CRISPR转录产生的gRNA介导Cas核酸酶靶向目标序列，对序列进行切割。其中最常用的是靶向DNA的CRISPR/Cas9系统，此系统是由II类CRISPR/Cas系统改造而来，能够在植物、细菌、酵母、鱼类及哺乳动物等多种细胞中，进行有效的靶向编辑，具有操作简易、效率高、以及作用靶位点多等优势。

CRISPR/Cas9系统中sgRNA(short guide RNA)识别并结合目标基因的靶向序列，引导Cas9对结合位点进行剪切，产生DNA双链断裂（double-strand break, DSB），机体自身通过非同源重组（non-homologous end joining，NHEJ）的方式修复DSB，参与修复的蛋白经常会在DNA末端插入或删除几个碱基，修复后的基因由于产生突变而导致功能丧失，从而实现机体内的基因敲除。

CRISPR/Cas9系统介导的基因编辑（Wiles M V et al. Mammalian Genome, 2015）

1. CRISPR/Cas9基因敲除细胞系建立

2. CRISPR/Cas9基因敲除建立动物疾病模型

1. 操作简易：仅需Cas9核酸酶和sgRNA即可对目标基因靶位点进行切割；

2. 效率高：在基因组水平上编辑目标基因，高度模拟目标模型，可精确编辑基因组；

3. 作用靶位点多：可实现多个靶基因位点及多个基因的同时敲除；

4. 提供多种基因编辑病毒工具：AAV、LV；

5. 提供BSL-1和BSL-2病毒注射及实验操作平台；

6. 全面的实验技术支持。

1. sgRNA的设计；

2. 细胞内sgRNA剪切活性筛选；

3. 敲除载体的构建；

4. 依据所要编辑的细胞选择Cas9和sgRNA不同导入方式：

a、脂质体易转染细胞：使用质粒系统（Cas9和sgRNA）；

b、 脂质体难转染细胞：使用质粒系统电转化、慢病毒或腺相关病毒感染（Cas9和sgRNA）；

5. 筛选基因敲除单克隆细胞系。

1. 目的基因基因序列（序列/ID）以及物种来源；

2. 需介导基因敲除的细胞（可选）；

3. 病毒类型选择以及要求；

4. 血清型选择。

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  Haoyi Wang等人研究发现，CRISPR / Cas介导的基因编辑允许高效地同时破坏小鼠胚胎干（ES）细胞中的五个基因（Tet1，2，3，Sry，Uty-8等位基因），通过NHEJ引入多个随机indel的靶向突变。将靶向Tet1和Tet2的Cas9 mRNA和sgRNA共注射到受精卵中，在两种基因中产生具有双等位基因突变的小鼠，效率为80％。CRISPR / Cas系统允许一步产生携带多个基因突变的动物，这种方法将大大加速功能冗余基因和上位基因相互作用的体内研究。

小鼠胚胎干细胞的多基因敲除（Wang H et al. Cell, 2013）

小鼠和小鼠胚胎干细胞的多基因编辑（Wang H et al. Cell, 2013）

1. Wiles M V , Qin W , Cheng A W , et al. CRISPR–Cas9-mediated genome editing and guide RNA design[J]. Mammalian Genome, 2015, 26(9-10).

2. Wang H , Yang H , Shivalila C , et al. One-Step Generation of Mice Carrying Mutations in Multiple Genes by CRISPR/Cas-Mediated Genome Engineering[J]. Cell, 2013, 153(4):910-918.