CRISPR 介导同源重组

利用CRISPR-Cas9技术可简单、高效的对基因组实现精确编辑，这堪称是生物学研究中的一场技术革命。CRISPR-Cas9切割DNA产生双链断裂，通常会激活真核细胞内的修复机制，比如非同源末端连接（non-homologous end joining, NHEJ）和同源重组修复（homology-directed repair, HDR），如下图。

目前，在大多数生物上均可通过CRISPR-Cas9介导的NHEJ实现高效的基因敲除（knock out）。HDR可将外源DNA精确插入到基因组上：敲入（knock in），实现点突变、筛选标记、荧光标签、甚至重写基因组等复杂应用，达到真正的基因编辑。但是由于重组效率低，实现外源遗传信息的「无缝插入」仍是一项挑战。

由于整合供体DNA的HDR发生概率明显低于无模板连接的 NHEJ，优化 HDR 的实验条件则显得至关重要。不同类型细胞的HDR率有明显差异。已有文献和IDT内部测试表明，同一物种的转化细胞HDR率明显低于永生细胞系。PAM位点的选择、供体DNA的类型、供体DNA浓度等因素也会影响HDR率。而上述因素则是不同细胞系产生巨大HDR率差异的原因。