利用CRISPR-Cas9技(ji)術(shu)可簡單(dan)、高效的(de)對基因組實現精確(que)編輯，這(zhe)堪稱是生(sheng)(sheng)物(wu)學研究(jiu)中(zhong)的(de)一場技(ji)術(shu)革(ge)命(ming)。CRISPR-Cas9切割DNA產生(sheng)(sheng)雙鏈斷(duan)裂，通常會激活真核細胞內的(de)修復機制(zhi)，比(bi)如非(fei)同(tong)(tong)源末端連接（non-homologous end joining, NHEJ）和同(tong)(tong)源重(zhong)組修復（homology-directed repair, HDR），如下圖。

目前(qian)，在大多(duo)數生物上均可(ke)通過(guo)CRISPR-Cas9介導的(de)(de)(de)NHEJ實(shi)現高效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)基因敲(qiao)除(chu)（knock out）。HDR可(ke)將外源DNA精確插入到基因組上：敲(qiao)入（knock in），實(shi)現點突(tu)變、篩選標記(ji)、熒光(guang)標簽、甚至重寫基因組等復雜應用，達(da)到真(zhen)正的(de)(de)(de)基因編輯。但是由于重組效(xiao)(xiao)率低(di)，實(shi)現外源遺傳信息的(de)(de)(de)「無縫插入」仍是一項挑戰。

由于整合供體DNA的HDR發生概(gai)率(lv)(lv)明(ming)顯(xian)低于無(wu)模板連接的 NHEJ，優化 HDR 的實驗條件則(ze)顯(xian)得至關重要。不同(tong)(tong)類型細胞的HDR率(lv)(lv)有明(ming)顯(xian)差(cha)異(yi)。已(yi)有文獻和IDT內部測試表(biao)明(ming)，同(tong)(tong)一(yi)物種的轉化細胞HDR率(lv)(lv)明(ming)顯(xian)低于永生細胞系。PAM位點的選擇、供體DNA的類型、供體DNA濃度等(deng)因(yin)素(su)也(ye)會影響HDR率(lv)(lv)。而上述因(yin)素(su)則(ze)是不同(tong)(tong)細胞系產生巨(ju)大HDR率(lv)(lv)差(cha)異(yi)的原因(yin)。