CRISPR/Cas系统是近几年出现的一种由RNA指导Cas核酸酶对靶向基因进行特定DNA修饰的技术，主要功能是可断裂基因组双链DNA。可以根据不同应用场景，实现基因敲除、基因敲入、基因点突变、基因过表达和基因沉默等目的。在基因治疗中，只需要通过如rAAV等递送系统，将CRISPR/Cas系统递送至体内，则可以实现上述目的。
1）基因敲除：CRISPR/Cas系统断裂基因组双链DNA后，生物体内会通过非同源的末端连（NonHomologous End-Joining，NHEJ）途径或者同源重组修复（Homology-Directed Repair，HDR）途径修复断裂的DNA缺口。通常情况下的NHEJ 修复途径占优势，导致缺口处产生插入或缺失突变，实现基因敲除。此外，以双sgRNA进行切割，导致一段基因序列缺失，也可达到基因敲除的目的。
2）基因点突变与基因敲入：基因点突变与基因敲入两者都是在基因组双链DNA断裂后，通过HDR修复途径将目的序列引入至基因组中。这个过程除了需要CRISPR/Cas系统外，还需要带有目的序列的同源重组模板。
此外，基于CRISPR/Cas系统的单碱基编辑器，如张锋团队开发出的CEB和PE编辑器等，在基因治疗中也能实现基因序列的定点突变与插入。
3）基因过表达和基因沉默：在Cas蛋白基础上突变Cas蛋白的切割活性，并融合表达基因表达激活因子或抑制因子。基于CRISPR/Cas系统对基因组的精确定位，将基因表达激活因子或抑制因子作用于目的基因的启动子区域，实现基因过表达或者沉默。