CRISPR（Clustered,RegularlyInterspaced,ShortPalindromicRepeats）–Cas系统在微生物中进化，作为防御入侵噬菌体的防御机制。这个系统是一套基因编辑工具的基础，这些工具能够在从健康和诊断到农业和能源的广泛研究领域取得进展。
有多种方式将CRISPR核酸酶（如Cas9）和gRNAs递送到细胞中，包括慢病毒转导、PiggyBac整合和瞬时转染（DNA、RNA或RNP）。
将CRISPR组分递送至靶细胞的转染方法分为三大类：
物理运载方式。
病毒载体。
非病毒运载工具。
表1更详细地描述了这些方法。
递送方式的选择取决于递送物的形式、使用的细胞类型、所需效率、所需通量通量和成本。
CRISPR形式
使用的递送物类型将限制可用的转染方法。质粒形式可以使用大多数转染方法递送，包括电穿孔、病毒和脂质递送方法。相比之下，基因和RNP形式更有限，病毒和其他方法不适合（表1）。
细胞类型
转染方法的适用性取决于递送是在体外进行还是在体内进行。对于体外递送，永生化细胞系适用于大多数转染方法，而原代细胞如T细胞更难转染。有关细胞类型的更多详细信息，请参见CRISPR细胞选择。
转染效率和通量
递送方法通常在能够成功转染的细胞比例（转染效率）和被转染的细胞总数（通量通量）之间进行权衡。显微注射是非常有效的，因为每个细胞将被单独注射CRISPR复合物，但是该方法的处理量非常低。因此，显微注射适用于单基因CRISPR实验，该实验使用只需要少量细胞但不适合用CRISPR筛选的方法进行分析。
CRISPR-Cas9系统包括一个gRNA和Cas9核酸酶，它们共同形成一个核糖核蛋白（RNP）复合物。gRNA需要基因组DNA中存在特定的原间隔基序（PAM）才可以结合目标序列。然后，Cas9核酸酶在DNA中产生一条双链断裂（用剪刀表示）。由双链断裂所触发的NHEJ修复机制可能导致基因敲除。如果存在外源DNA模板，则可能通过HDR修复机制导致基因敲入。
CRISPR系统包含两个成分：可以识别特定DNA序列的gRNA和负责切割DNA序列的CRISPR相关核酸内切酶（Cas蛋白）。在CRISPR实验中，gRNA和Cas蛋白会形成核糖核蛋白（RNP）复合物。
Cas蛋白可以被理解为是一把分子剪刀，而gRNA则是用于定位的GPS系统。在原核细胞中，gRNA将内切酶引导至病毒DNA。而在实验中，通过设计gRNA我们几乎可以定位任何有机体基因组上的任何位置。
在许多基因组工程运用中，我们使用的是源于Streptococcuspyogenes的Cas9蛋白。gRNA与基因组目标位点的结合还同时取决于位于目标位点下游的一段前间隔序列邻近基序（PAM）的存在。其中，PAM序列所在的DNA单链与gRNA所结合的DNA单链是两条不同的链。源于不同原核生物的Cas蛋白识别不同的PAM序列。我们最常用的Cas9蛋白识别的PAM序列是5'-NGG-3'，其中N代表任意核苷酸。
如果PAM序列匹配正确，并且gRNA成功地与目标位点结合，那么Cas9会在PAM序列上游约3-4个核苷酸进行DNA双链的切割。
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