首先要知道，基於CRISPR/Cas9或CRISPR/Cpf1的基因剔除原理是什麽。
CRISPR/Cas9或CRISPR/Cpf1系統只具有雙鏈DNA切割功能。
經過基因改造的II型CRISPR/Cas體系可用於在預先設定靶向的目標序列處切割基因組DNA。
CRISPR/Cas9系統中，由crRNA和tracerRNA（改造後連線二者稱sgRNA）結合帶有核定位訊號的Cas9，並引導其靶向核內gRNA和PAM （動物中NGG，植物中NGG或NAG）對應的區域，透過Cas9的切割結構域造成PAM附近（通常是PAM上遊第三個堿基處）的DNA雙鏈斷裂（DSB）,斷裂為平末端。
CRISPR/Cpf1系統中，由crRNA結合帶有核定位訊號的Cpf1，並引導其靶向核內gRNA和PAM （TTN）對應的區域，透過Cpf1的切割結構域造成PAM附近（通常是PAM下遊約18堿基處）的DNA雙鏈斷裂（DSB），斷裂為黏末端。
圖為SpCas9切割示意圖
圖為FnCpf1切割示意圖
CRISPR/Cas9或CRISPR/Cpf1系統只具有雙鏈DNA切割功能，那麽為何可以產生基因剔除的效果呢? 還要借助於DNA的修復。
DNA斷裂是極其危險的事件，細胞會有不同的方式來應對DNA的損傷，並透過多種方式進行DNA損傷修復。對於DSB而言，主要有以下兩種修復途徑：非同源重組修復與同源重組修復。
非同源重組修復與同源重組修復
對於基因剔除而言，依賴的不僅僅是CRISPR系統造成DSB，還有而後細胞透過非同源重組方式造成的修復錯誤。有了錯誤才會有突變，如堿基插入或缺失，堿基替換。插入或缺失通常造成移碼及提前終止，這樣靶基因就無法產生正常mRNA及相應蛋白，這就是我們要的敲除。
簡言之，修復出錯才有可能出現敲除，有一部份DSB被修好了，就不會有敲除的結果，敲除通常依賴於非同源重組修復過程中的修復錯誤。
那麽，敲入是如何實作的？
敲入依賴於產生DSB的基因組DNA與供體片段之間的同源重組修復，將各種標簽或基因敲入基因組的特定位置。由於基因組DNA與供體片段之間的同源重組效率特別低（低於2%），這就要提供大量的帶同源臂的DNA片段作為供體。特別是針對植物細胞，利用農桿菌介導的遺傳轉化過程中，將供體片段和sgRNA、Cas9編碼序列透過T-DNA轉入植物細胞中，T-DNA一旦整合到染色體，供體片段就不能以遊離的形式作為同源重組的敲入供體，效率就更低了。中科院上海植物逆境生物學研究中心利用雙生病毒提供大量供體，也因此大大提高了敲入效率。
基因敲入示意圖
基因剔除具有重要意義。
比如透過敲除、回補等試驗研究基因功能，比如敲除代謝途徑中關鍵基因進而使代謝朝著人類希望的目標產物方向移動，再比如敲掉水稻Cd鎘的主要轉運蛋白OsNramp5（阿拉伯芥中的對應同源基因是AtNramp1），可以創制低鎘水稻。
但是基因敲入呢？我們有基因改造手段為何還要敲入？
首先，轉入的內源基因與外源基因的表達總是有差異的。比如驗證基因功能時做回補，將該基因轉入突變體後表型恢復，則可認為該表型是由這一基因缺失以後產生的，但是，這只能定性不能定量，當你想研究基因或蛋白水平時，即使基因改造使用native的promoter，也會由於插入位置效應，鄰近基因影響以及染色質結構等諸多因素造成轉入基因的表達水平與內源基因不同。這時候往往希望對目標基因進行原位編輯。
對於引入HA-tag、Flag-tag，在基因編碼序列後加上 LUC，GUS，GFP 等，原位敲入總是比外源轉入得到的數據更具有說服力。
因此，敲入和敲除一樣，具有極其著重要的意義。由於敲入需要借助同源重組修復效率較低，真核生物基因敲入的諸多成功案例也標誌著中國動植物基因編輯的發展與進步。
