細菌擁有免疫系統。它們將病毒DNA片段儲存在一種名為CRISPR的區域，並利用這些片段來識別和切割入侵的病毒。 2012年，珍妮佛·杜德納和艾瑪紐埃爾·沙爾龐捷證明，該系統可以被重新編程，從而切割任何DNA序列。 CRISPR由此成為基因編輯工具。這項發現榮獲2020年諾貝爾化學獎。

該系統包含兩個組成部分。首先，引導RNA與目標DNA序列配對。其次，Cas9酶在該位點切割DNA。然後，細胞修復斷裂，修復方式有兩種：破壞基因或插入新的序列。其他Cas酶，例如Cas12和Cas13，則靶向不同類型的核酸。鹼基編輯器和先導編輯器可以在不切割雙股的情況下進行DNA改變。

CRISPR技術徹底改變了研究方式。它使科學家能夠敲除基因、插入突變，並篩選整個基因組的功能。這項技術被用於建構疾病模型、改良作物和開發新的療法。 2023年，首個基於CRISPR技術的療法Casgevy獲準用於治療鐮狀細胞貧血症和β地中海貧血症。此療法透過編輯患者自身的造血幹細胞來產生胎兒血紅蛋白。

CRISPR技術功能強大但不完美。可能會出現脫靶編輯。關於編輯人類胚胎的倫理問題仍未解決。該工具價格低廉、易於使用且傳播迅速。但相關的監管卻遲遲沒有進展。