常用基因編輯技術有哪些

A. 目前流行的基因編輯技術有哪些

目前流行的基因編輯技術有：鋅指核酸酶ZFN，TALEN，CRISPR-Cas技術。
CRISPR-Cas技術包括Cas9，Cas12，Cas13，dCas9-Fok1，CasX，Cas3，還有primeeditor，還有各種各樣的單孝喚鹼基編輯技術（有的也是基於Cas9改造而來）。
當然這些工具有的已經廣泛使用，有的還在巧鏈凱實驗室階段。所有這些技術不喚老過才經歷了五六年，發現速度太快了，以後會有更多。

B. 基因編輯技術是什麼

"公眾對轉基因擔心的並不是基因技術，關鍵是轉基因的「轉」，現在通過基因測序研究已發展出基因編輯技術，可根據需要對原來的基因進行重新編輯，它可以不轉任何新的基因，也能產生很好效果。中國今後將在進一步開展轉基因研究的同時，積極推動基因編輯技術研究"。大媽連基因編輯都知道，真是厲害啊。既然提到這個，我就來科普一下啦。這個技術被Science期刊列為2013年十大突破中的第二位。導引RNA-Cas9系統是目前最簡單有效的基因編輯方法。這個系統本身最初是受細菌抵抗噬菌體的啟發。理論上你可以合成跟任何基因的DNA互補的導引RNA，這個RNA通過DNA-RNA序列互補（鹼基配對），把核酸酶Cas9定位到目標基因，然後Cas9利用它的核酸酶活性把目標基因在特定的部位切斷。之後，細胞自身的DNA損傷修復機制可以被用來改變目標基因Cas9切割點附近的DNA序列。這個系統可以用來選擇性剔除某個基因，控制目標基因的轉錄活性，甚至有可能用來糾正導致遺傳性疾病的突變基因。可是說到底，這個系統還是需要導入外源蛋白Cas9（最常用的是來自鏈球菌的Cas9)。另外，基因編輯只是對內源（原有）基因的修飾，而作物之所以需要轉基因，常常是因為它們的內源基因裡面沒有包括編碼某些有益性狀的基因。如果要把內源的某個基因就地變成一個新的基因，即使技術上可以做到，帶來的壞處也很可能超過好處（當然在特定條件下可能有例外），因為這個基因就會失去了原來該有的功能。當然，在有的情況下，可以利用基因編輯技術改變基因組裡面某些基因的表達水平，就可以加強某些有益的性狀和減弱某些有害性狀。總之反轉跟信教一樣，是一種思維定式，基本上無解，不是技術手段可以解決的問題。

C. 基因編輯技術是什麼它是如何在醫學領域應用的

6 基因療法

基因編輯技術可以准確地改造人類基因，達到基因治療效果。中國科學院生物化學與細胞生物學研究所李勁松研究組通過在小鼠胚胎中注射CRISPR/Cas9糾正白內障小鼠模型中的遺傳缺陷，所產生的後代是可育的並能將修正後的等位基因傳遞給它們的後代。杜氏肌營養不良（DMD）是一種罕見的肌肉萎縮症，也是最常見的致命性遺傳病之一，是由肌營養不良蛋白dystrophin基因突變引起。杜克大學Charles Gersbach研究組應用CRISPR/Cas9在DMD小鼠中將dystrophin基因突變的23外顯子剪切，而合成了一個截短的但功能很強的抗肌萎縮蛋白，這是生物學家「首次成功地利用CRISPR基因編輯技術治癒了一隻成年活體哺乳動物的遺傳疾病」。

►CAR-T治療簡圖，圖片來自onclive.com

基因編輯技術聯合免疫療法在腫瘤及HIV/AIDS治療具有廣泛的應用前景。嵌合抗原受體T細胞（Chimeric Antigen Receptor T cell，CAR-T）細胞治療是非常有前景的腫瘤治療方法。CAR-T細胞療法在B細胞惡性血液腫瘤治療中已經取得碩果。中科院動物研究所王皓毅研究組利用CRISPR/Cas9技術在CAR-T細胞中進行雙基因（TCRα subunit constant 和beta-2 microglobulin）或三基因（TRAC，B2M及programmed death-1）敲除。美國斯隆凱特林癌症紀念中心Michel Sadelain研究組發現CRISPR/Cas9技術將CAR基因特異性靶向插入到細胞的TRAC基因座位點，極大增強了T細胞效力，編輯的細胞大大優於傳統在急性淋巴細胞白血病小鼠模型中產生CAR-T細胞。

繼諾華的Kymriah以及Gilead （kite Pharma）的Yescarta接連上市，CRISPR Therapeutics公司也在應用CRISPR/Cas9基因編輯技術開發同種異體CAR-T候選產品。2016年10月，四川大學華西醫院的腫瘤醫生盧鈾領導的一個團隊首次在人體中開展CRISPR試驗，從晚期非小細胞肺癌患者體內提取出免疫細胞，再利用CRISPR/Cas9技術剔除細胞中的PD-1基因更有助於激活T細胞去攻擊腫瘤細胞，最後將基因編輯過的細胞重新注入患者體內。

7 致病菌及抗病毒研究

微生物種群與人體醫學，自然環境息息相關。北卡羅來納大學Rodolphe Barrangou與Chase L. Beisel合作通過使用基因組靶向CRISPR/Cas9系統可靶向並區分高度密切相關的微生物，並程序性去除細菌菌株，意味著CRISPR/Cas9系統可開發成精細微生物治療體系來剔除有害致病菌，人類將有可能精確控制微生物群體的組成。以色列特拉維夫大學Udi Qimron將CRISPR系統導入溫和噬菌體中在侵染具有抗生素抗性的細菌以消滅此類細菌，CRISPR系統已具有成為新一類抗生素的潛力。Locus BioSciences公司也在開發在噬菌體中開發CRISPR系統以達消滅難辨梭菌的目的。

弗吉尼亞理工大學Zhijian Tu研究組在雄蚊子中進行M因子基因編輯，可以導致雌雄蚊之間的轉化或雌蚊的殺戮，從而實現有效的性別分離和有效減少蚊子的數量，也將減少寨卡病毒及瘧疾等傳播。

基於CRISPR治療不僅可以應用於根除共生菌或有益菌群的病原體，也可應用於靶向人類病毒，包括HIV-1，皰疹病毒，乳頭瘤病毒及乙型肝炎病毒等。具有純合的32-bp缺失（Δ32）的CC趨化因子受體5型（CCR5）基因的患者對HIV感染具有抗性。因此加利福尼亞大學Yuet Wai Kan在誘導多能幹細胞iPSC中利用CRISPR系統引入純合CCR5Δ32突變後，誘導分化後的單核細胞和巨噬細胞對HIV感染具有抗性。天普大學Kamel Khalili 課題組應用CRISPR/Cas9系統在宿主細胞基因組中精確編輯HIV-1 LTR U3區，從而在將艾滋病病毒從基因組中剔除。

8 核酸診斷及細胞事件記錄

Cas12a （Cpf1）屬於CRISPR家族另一核酸內切酶，它也可被gRNA引導並剪切DNA。但是，它不僅可以切割相結合的單鏈或雙鏈DNA，也剪切其他的DNA。近日，加州大學伯克利分校Jennifer Doudna研究組開發了基於CRISPR的一項新技能——基因偵探（DNA Endonuclease Targeted CRISPR Trans Reporter (DETECTR)）。利用單鏈DNA將熒光分子和淬滅分子連接構建成一個報告系統，當CRISPR-Cas12a在gRNA引導下結合到目標DNA並發揮剪切作用時，報告系統中的DNA也被剪切，熒光分子將被解除抑制。此系統在致癌性HPV的人的DNA樣品檢測HPV16和HPV18變現極佳。

布羅德研究所Feng Zhang研究組開發的基於CRISPR的2代SHERLOCK （Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing），原理是利用Cas13a被激活後，可以切割除靶序列外其他的RNA的特徵，引入了解除熒光分子的抑制。此工具可實現一次性多重核酸檢測，可同時檢測4種靶標分子，額外添加的Csm6使得這種工具比它的前身具有更高的靈敏度，並將它開發成微型試紙條檢測方法，簡單明了易操作，已被研究人員成功應用於RNA病毒，如登革熱病毒和寨卡病毒，及人體液樣本檢測。

Broad研究所David R. Liu研究組利用CRISPR/Cas9開發了一種被稱為CAMERA（CRISPR-mediated analog multi-event recording apparatus）的記錄細胞事件的「黑匣子」他們利用這個系統開發出兩種細胞記錄系統，在第一種被稱為「CAMERA 1」的細胞記錄系統中，研究人員利用細菌中質粒的自我復制但又嚴格控制其自身數量的特徵，

將兩種彼此之間略有不同的質粒以穩定的比例轉化到細菌中，隨後在接觸到外來葯物刺激時，利用CRISPR/Cas9對這兩種質粒中的一種進行切割，通過對質粒進行測序並記錄兩種質粒比例的變化來記錄細菌接觸外來刺激的時間。另一種細胞記錄系統被稱為「CAMERA 2」，它利用基於CRISPR/Cas9的鹼基編輯系統實現在細胞內特定信號發生時改變遺傳序列中的單個鹼基，以此實現對諸如感染病毒、接觸營養物等刺激的記錄。這套技術的出現將很大程度的幫助人們進一步了解細胞的各類生命活動的發生發展規律。

9 人類胚胎基因組編輯

2015 年 4 月，中山大學的黃軍利用CRISPR/Cas9介導的基因編輯技術，同源重組修復了胚胎中一個引發地中海貧血β-globin gene （HBB）的突變。

►圖片來自kurzgesagt.org

2016年，廣州醫科大學的范勇團隊在三原核受精卵中，應用基因編輯技術CRISPR受精卵中的基因CCR5進行編輯引入CCR5Δ32純合突變由於當時脫靶效率問題突出，產生了鑲嵌式的受精卵。

2017年8月2日，俄勒岡健康與科學大學胚胎細胞和基因治療中心Shoukhrat Mitalipov研究組公布了其應用CRISPR在人類胚胎中進行DNA編輯的結果，糾正了突變的MYBPC3基因，其突變會引起心肌肥厚並將年輕運動員猝死。

D. 什麼是CRISPR

CRISPR技術是一種簡單而強大的基因組編輯工具。它使研究人員能夠很容易地改變DNA序列和修改基因功能。它的許多潛在應用包括糾正遺傳缺陷、治療和防止疾病傳播以及改良作物。然而，它的承諾也引起了倫理問題。

在流行用法中，「CRISPR」（發音為「crisper」）是「CRISPR-Cas9」的縮寫。CRISPRs是DNA的特殊延伸。蛋白質Cas9（或「CRISPR相關」）是一種類似於一對分子剪刀的酶，能夠切割DNA鏈。

CRISPR技術是根據細菌和古細菌（單細胞微生物領域）的自然防禦機制改編而成的。這些生物體利用CRISPR衍生的RNA和各種Cas蛋白（包括Cas9）來抵禦病毒和其他異物的攻擊。他們這樣做主要是通過切割和破壞外國侵略者的DNA。當這些成分被轉移到其他更復雜的有機體中時，它允許對基因進行操作或「編輯」。

直到2017年，沒有人真正知道這個過程是什麼樣子的。在2017年11月10日發表在《自然通訊》雜志上的一篇論文中，由金澤大學的Shibata Mikihiro和東京大學的Hiroshi Nishimasu領導的一個研究小組展示了CRISPR第一次運行時的樣子。[一個驚人的新GIF顯示CRISPR咀嚼DNA]

CRISPR-Cas9：關鍵玩家

CRISPRs：「CRISPR」代表「有規律間隔的短迴文重復序列簇」。它是DNA的一個特殊區域，具有兩個明顯的特徵：核苷酸重復序列和間隔序列的存在。核苷酸的重復序列——DNA的組成部分——分布在CRISPR區域。間隔序列是散布在這些重復序列中的DNA片段。

對於細菌來說，間隔序列是從先前攻擊有機體的病毒中提取的。它們作為一個記憶庫，使細菌能夠識別病毒並抵禦未來的攻擊。

這是由食品配料公司Danisco的Rodolphe Barrangou和一組研究人員首次通過實驗證明的。在2007年發表在《科學》雜志上的一篇論文中，研究人員以酸奶和其他乳製品培養物中常見的嗜熱鏈球菌為模型。他們觀察到，病毒攻擊後，新的間隔蛋白被整合到CRISPR區域。此外，這些間隔區的DNA序列與病毒基因組的部分序列相同。他們還通過取出或核腔派放入新的病毒DNA序列來操縱間隔區。通過這種方式，他們能夠改變細菌對特定病毒攻擊的抵抗力。因此，研究人員證實了CRISPR在調節細菌免疫中的作用。

CRISPR RNA（crRNA）：一旦一個間隔基被結合並且病毒再次攻擊，CRISPR的一部分被轉錄並加工成crisprrna或「crRNA」。CRISPR的核苷酸序列作為模板產生互補的單鏈RNA序列。根據Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier在2014年發表在《科學》雜志上的一篇評論，每個crRNA由一個核苷酸重復序列和一個間隔部分組成。

Cas9：Cas9蛋白是一種切割外來DNA的酶。

該蛋白通常與兩個RNA分子結合：crRNA和另一個稱為tracrRNA（或「反式激活crRNA」）。兩人隨後將Cas9引導至目標地點，在那裡進行切割。這片DNA是對crRNA的20個核苷酸延伸的補充。

使用兩個獨立的區域，或其結構上的「域」，Cas9切割DNA雙螺旋的兩條鏈，使所謂的「雙鏈斷裂」，根據2014年的科學文章。

有一個內置的安全機制，它確保Cas9不會在基因組中的任何地方被切斷。已知短DNA序列s-PAMs（「鄰近原間隔基序」）作為標記，與目標DNA序列相鄰。如果Cas9復合物的目標DNA序列旁邊沒有PAM，它就不會被切割。根據《自然生物技術》（Nature Biotechnology）2014年發表的一篇評論圓握，這可能是Cas9從未攻擊細菌CRISPR區的一個原因。

CRISPR-Cas9作為基因組編輯工具

不同生物體的基因組在其DNA序列中編碼一系列信息和指令。基因組編輯包括改變這些序列，從而改變信息。這可以通過在改賀DNA中插入一個切口或一個斷裂，並誘騙細胞的自然DNA修復機制來引入人們想要的改變來實現。CRISPR-Cas9提供了一種方法。

在2012年，兩篇關鍵的研究論文發表在《科學》和《國家科學院學報》上，這兩篇論文幫助細菌CRISPR-Cas9轉化為一個簡單的、可編程的基因組編輯工具。

這項研究由不同的小組進行，結論：Cas9可以直接切割DNA的任何區域。這可以通過簡單地改變crRNA的核苷酸序列來實現，crRNA與互補的DNA靶點結合。在2012年的《科學》文章中，Martin Jinek和他的同事們進一步簡化了這個系統，將crRNA和tracrRNA融合在一起形成一個單一的「導向RNA」。因此，基因組編輯只需要兩個組成部分：導向RNA和Cas9蛋白。

，哈佛醫學院遺傳學教授喬治·丘奇說：「你設計了一段20個核苷酸鹼基對，它們與你想要編輯的基因相匹配。」。構建了與這20對鹼基互補的RNA分子。丘奇強調了確保核苷酸序列只在目標基因中發現，而在基因組中沒有其他發現的重要性。」然後，RNA加上蛋白質[Cas9]會像剪刀一樣在那個位置切割DNA，理想情況下是在別的地方，「他解釋道，」一旦DNA被切割，細胞的自然修復機制就會啟動，並將突變或其他變化引入基因組。這有兩種可能發生的方式。根據斯坦福大學的亨廷頓外展項目，一種修復方法是將兩個切口粘在一起。這種被稱為「非同源末端連接」的方法容易引入錯誤。核苷酸意外插入或刪除，導致突變，從而破壞基因。在第二種方法中，通過用核苷酸序列填充間隙來固定斷裂。為了做到這一點，細胞使用短鏈DNA作為模板。科學家可以提供他們選擇的DNA模板，從而寫入他們想要的任何基因，或糾正突變。

實用性和局限性

CRISPR-Cas9近年來變得流行起來。Church指出，這項技術易於使用，其效率大約是之前最好的基因組編輯工具（稱為TALENS）的四倍，美國麻省理工學院和哈佛大學博德研究所的丘奇和張峰實驗室的研究人員首次發表了在實驗環境中使用CRISPR-Cas9編輯人體細胞的報告。利用人類疾病的體外（實驗室）和動物模型進行的研究表明，該技術可以有效地糾正遺傳缺陷。根據《自然生物技術》雜志2016年發表的一篇評論文章，此類疾病的例子包括囊性纖維化、白內障和范科尼貧血。這些研究為人類的治療應用鋪平了道路。

「我認為公眾對CRISPR的認識非常集中於臨床上使用基因編輯治療疾病的想法，」紐約基因組中心的內維爾·桑賈納和紐約大學生物、神經科學和生理學助理教授說這無疑是一個令人興奮的可能性，但這只是一小部分。

CRISPR技術也被應用於食品和農業工業，以設計益生菌培養物和疫苗食用工業培養物（例如酸奶）以防病毒。它還被用於提高作物的產量、耐旱性和營養特性。

另一個潛在的應用是創造基因驅動。這些是遺傳系統，它增加了一個特殊的性狀從父母傳給後代的機會。最終，根據Wyss研究所的研究，這種特性會在幾代人中傳播到整個群體。根據2016年《自然生物技術》的文章，基因驅動可以通過增強疾病載體（雌性甘比亞按蚊）的不育性來幫助控制瘧疾等疾病的傳播。此外，根據Kenh Oye及其同事在2014年發表在《科學》雜志上的一篇文章，基因驅動也可用於根除入侵物種，逆轉對殺蟲劑和除草劑的抗性，Church告訴Live Science：「CRISPR-Cas9並非沒有缺點，

」

「我認為CRISPR最大的局限是它沒有百分之百的效率。」。此外，基因組編輯效率可能會有所不同。根據Doudna和Charpentier在2014年發表的一篇科學文章，在一項在水稻上進行的研究中，接受Cas9 RNA復合物的細胞中，近50%發生了基因編輯。然而，其他的分析表明，根據目標，編輯效率可以達到80%或更高。

也有「目標外效應」的現象，即DNA在目標以外的位置被切割。這可能導致意外突變的引入。此外，丘奇還指出，即使系統按目標進行了削減，也有可能得不到精確的編輯。他稱之為「基因組破壞」。

設定了

CRISPR技術的許多潛在應用提出了關於篡改基因組的倫理價值和後果的問題。

在2014年的科學文章中，Oye和同事們指出了使用基因驅動器的潛在生態影響。一個引進的性狀可以通過雜交從目標群體傳播到其他有機體。基因驅動也會降低目標群體的遺傳多樣性。

對人類胚胎和生殖細胞（如 *** 和卵子）進行基因修飾被稱為生殖系編輯。由於這些細胞的變化可以遺傳給下一代，使用CRISPR技術進行生殖系編輯已經引起了許多倫理問題。

的可變功效、偏離目標的效果和不精確的編輯都會帶來安全風險。此外，還有許多科學界尚不清楚的問題。在2015年發表在《科學》雜志上的一篇文章中，大衛巴爾的摩和一組科學家、倫理學家和法律專家指出，生殖系編輯增加了對後代產生意外後果的可能性，「因為我們對人類遺傳學、基因與環境相互作用的知識有限，以及疾病的途徑（包括一種疾病與同一病人的其他情況或疾病之間的相互作用）。

其他倫理問題更為微妙。我們是否應該在未經後代同意的情況下，做出可能從根本上影響後代的改變？如果使用生殖系編輯從一種治療工具轉變為一種增強工具，以適應各種人類特徵，會怎麼樣？

為了解決這些問題，國家科學、工程和醫學院編寫了一份全面的報告，其中包括基因組編輯的指導方針和建議。

盡管國家科學院敦促謹慎從事生殖系編輯，他們強調「謹慎並不意味著禁止」，他們建議只在導致嚴重疾病的基因上進行生殖系編輯，並且只有在沒有其他合理的治療方法的情況下才進行。在其他標准中，他們強調需要有關於健康風險和益處的數據，以及在臨床試驗期間需要持續監督。他們也推薦

最近的研究

最近有許多基於CRISPR的研究項目生物化學家和CRISPR專家薩姆·斯特恩伯格（Sam Sternberg）說：「由於CRISPR，基礎研究發現的速度已經爆炸了。」他是加利福尼亞州伯克利市Caribou Biosciences Inc.的技術開發小組負責人，該公司正在開發基於CRISPR的醫葯、農業解決方案，以及生物研究。

這里是一些最新的發現：

在2017年4月，一個研究小組在《科學》雜志上發表了一項研究，他們編寫了CRISPR分子程序，在血清、尿液和唾液中發現寨卡病毒株。2017年8月2日，科學家在《自然》雜志上披露，他們已經成功使用CRISPR去除了胚胎中的心臟病缺陷。2018年1月2日，研究人員宣布，他們可能能夠阻止真菌和其他威脅巧克力生產的問題，使用CRISPR使植物更具抗病性。根據《生物新聞》（BioNews）雜志發表的研究報告，2018年4月16日，研究人員將CRISPR升級為一次編輯數千個基因。」

「Live Science contributor Alina Bradford的附加報告」

附加資源

Broad Institute:CRISPR基因工程和生物技術關鍵工作的時間表新聞：CRISPR-Cas9被合成核苷酸Broad Institute改進了10000倍：關於CRISP的問題和答案

E. 第二代基因編輯技術指的是什麼

第二代基因編輯技術是ZFN,TALEN技術。這兩個技術的原理都是通過DNA核酸結合蛋白和核酸內局搭切酶結合在一起建立一個系統。因為這些蛋白可以識別一定的核苷酸序列，通過一定設計形成的系統可以桐轎拿對特定的基因進行基因敲除和基因突變。

第三代基因編輯技術就是最近非常火的CRISPR/Cas9 系統。它的原理就是利用核糖體結構來進行基因編輯。CRISPR/Cas9 系統經過一定的設計可以結合到靶基因上，然後對帆啟這個靶基因進行敲除、定點突變或者引入新的外源基因，來進行基因編輯。

F. 基因編輯到底是什麼

嗨~來看點更專業的回答吧 ♪(･ω･)ﾉ

CRISPR/Cas基因編輯系統

CRISPR/Cas（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/Cas）系統是目前被廣泛運用的基因編輯系統，其原理是由CRISPR轉錄產生的gRNA介導Cas核酸酶靶向目標序列，對序列進行切割。

CRISPR/Cas9基因編輯示意圖

(圖源：Wellcome Trust Sanger Institute,Sanger)

下面來深入了解以下基因編輯技術吧~

CRISPR/Cas基因敲除

CRISPR/Cas9系統中sgRNA(smallguideRNA)識別並結合目標基因的靶向序列，引導Cas9對結合位點進行剪切，產生DNA雙鏈斷裂（double-strandbreak,DSB），機體自身通過非同源重組（non-homologousendjoining，NHEJ）的方式修復DSB，參與修復的蛋白經常會在DNA末端插入或刪除幾個鹼基，修復後的基因由於產生突變而導致功能喪失，從而實現機體內的基因敲除。
應用：基因敲除細胞系建立、基因敲除建立動物疾病模型。
技術優勢：相較於在mRNA水平「敲低」目的基因的RNAi而言，CRISPR/Cas9系統造成基因序列的缺失，從而能完全沉默（即敲除）目的基因。

CRISPR/Cas基因敲入

CRISPR/Cas9系統中sgRNA(smallguideRNA)識別並結合目標基因的靶向序列，引導Cas9對結合位點進行剪切，產生DNA雙鏈斷裂（double-strandbreak,DSB），通過細胞內的同源重組（homologousrecombination，HR）修復方式，將外源供體DNA定點導入至基因組的靶位點中，從而實現基因敲入。
應用：基因片段敲入細胞系建立、基因單鹼基突變細胞系建立、基因敲入建立動物疾病模型。
技術優勢：操作簡易、效率高、具有廣譜性且提供BSL-1和BSL-2病毒注射及實驗操作平台。

CRISPR/dCas9調控內源基因的轉錄激活與抑制

CRISPR-dCas9系統即是dCas9與轉錄激活因子（如VP64）或轉錄抑制因子（如KRAB）融合後，結合sgRNA能促進或抑制目的基因的表達。
應用：目的基因在內源環境中過表達、誘導iPSC、抑製表達等。
技術優勢：操作簡易、效率高、具有廣譜性且提供BSL-1和BSL-2病毒注射及實驗操作平台，同時可與RNAi聯合作用。

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G. 基因編輯技術原理

基因編輯技術指能夠讓人類對目標基因進行「編輯」，實現對特定DNA片段的敲除、加入等。而CRISPR/Cas9技術自問世以來，就有著其它基因編輯技術無可比擬的優勢，技術不斷改進後，更被認為能夠在活細胞中最有效、最便捷地「編輯」任何基因。

ZFN，TALEN，CRISPR/Cas 都是重要的基因編輯工具，均可以通過靶向目的基因，從而高效特異地改造基因組的序列，在生命科學、醫學和農業植物育種等多個方面都有成功的應用。但3種編輯技術各的優勢同時也存在一定局限。

H. 基因編輯技術的應用

基因編輯技術的應用如下:

動物基因的靶向修飾

基因編輯和牛體外胚胎培養等繁殖技術結合，允許使用合成的高度特異性的內切核酸酶直接在受精卵母細胞中進行基因組編輯。 CRISPR -Cas9進一步增加了基因編輯在動物基因靶向修飾的應用范圍。CRISPR-Cas9允許通過細胞質直接注射從而實現對哺乳動物受精卵多個靶標的一次性同時敲除 。

單細胞基因表達分差鏈析已經解決了人類發育的轉錄路線圖，從中發現了關鍵候選基因用於功能研究。使用全基因組轉錄組學數據指導實驗，基於CRISPR的基因組編輯工具使得干擾或刪除關鍵基因以闡明其功能成為可能 。

植物基因的靶向修飾

植物基因的靶向修飾是基因編輯應用最廣泛的領域。首先可以通過修飾內源基因來幫助設計所需的植物性狀。例如，可以通過基因編輯將重要的性狀基因添加到主要農作物的特定位點，通過物理連接確保它們在育種過程中的共分離，這又稱為「性狀堆積」。

其次，可以產生耐除草劑歷慶消作物。比如，使用ZFN輔助肢知的基因打靶，將兩種除草劑抗性基因引入作物 。再次，可以用來防治各種病害如香蕉的條紋病毒 。

此外，基因編輯技術還被應用於改良農產品質量，比如改良豆油品質和增加馬鈴薯的儲存潛力。