在CRISPR/Cas9系統(tǒng)中，酶Cas9在DNA靶位點(diǎn)上進(jìn)行切割，其中這種靶位點(diǎn)是這樣確定的：一種被稱作CRISPR RNA（crRNA）的RNA分子利用它的一部分序列與另一種被稱作tracrRNA的RNA分子通過堿基配對結(jié)合在一起，形成嵌合RNA（tracrRNA/crRNA），然后，借助crRNA的另一部分序列與靶DNA位點(diǎn)進(jìn)行堿基配對，以這種方式，這種嵌合RNA就能夠引導(dǎo)Cas9結(jié)合到這個(gè)靶位點(diǎn)上并進(jìn)行切割。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，人們可以將tracrRNA和crRNA作為兩種向?qū)NA（gRNA）或者融合在一起形成單向?qū)NA（single guide RNA, sgRNA），并被用來引導(dǎo)酶Cas9結(jié)合到靶DNA序列上并進(jìn)行切割，其中Cas9與sgRNA一起被稱作Cas9-sgRNA系統(tǒng)。

此外，CRISPR/Cas9系統(tǒng)靶向識別和切割與前間隔序列鄰近基序（protospacer adjacent motif, PAM）相鄰的特定DNA位點(diǎn)。作為一種最為頻繁用于基因組編輯的Cas9酶，來自釀膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes）的Cas9（SpCas9）僅識別作為PAM的NGG序列（簡稱NGG PAM，其中N代表任何一種堿基），這就限制了基因組中能夠被靶向的區(qū)域。

與CRISPR/Cas9相比，堿基編輯并不切割DNA雙螺旋，而是在組成DNA或RNA的四個(gè)堿基中，利用酶精確地重新排列其中的一個(gè)堿基上的一些原子，從而將這個(gè)堿基轉(zhuǎn)化為一個(gè)不同的堿基，同時(shí)不改變其周圍的堿基。這種能力大大增加了改變遺傳物質(zhì)的選擇手段。2017年，通過堿基編輯器編輯單個(gè)堿基的技術(shù)入選2017年《科學(xué)》雜志“科學(xué)十大突破”。

基于CRISPR的工具徹底改變了我們靶向與疾病相關(guān)的基因突變的能力。CRISPR技術(shù)包括一系列不斷增長的能夠操縱基因及其表達(dá)的工具，包括利用酶Cas9和Cas12靶向DNA，利用酶Cas13靶向RNA。

堿基編輯要求靶序列滿足Cas9結(jié)構(gòu)域的PAM需求，并且靶核苷酸位于堿基編輯器的編輯窗口內(nèi)。在一項(xiàng)新的研究中，為了增加堿基編輯器的靶向范圍，來自美國布羅德研究所、哈佛大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校的研究人員設(shè)計(jì)出六種優(yōu)化的腺嘌呤堿基編輯器（ABEmax變體），它們使用與非NGG PAM（non-NGG protospacer adjacent motif）相容的SpCas9變體。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Nature Biotechnology期刊上，論文標(biāo)題為“Circularly permuted and PAM-modified Cas9 variants broaden the targeting scope of base editors”。

為了增加非NGG PAM中可修飾的靶堿基的范圍，這些研究人員使用環(huán)狀排列的Cas9變體產(chǎn)生了4種胞嘧啶堿基編輯器和4種腺嘌呤堿基編輯器，編輯窗口從大約4個(gè)5核苷酸擴(kuò)展到高達(dá)大約8個(gè)9核苷酸，并且這會減少副產(chǎn)物的形成。

總之，這組堿基編輯器改善了胞嘧啶和腺嘌呤堿基編輯的靶向范圍，這就為堿基編輯技術(shù)的更廣泛應(yīng)用提供了一種強(qiáng)有力的工具。