CRISPRs和CRISPR相关蛋白（Cas）蛋白的新应用，已经彻底改变了基因组工程。在单引导性RNA（sgRNA）的指导下，CRISPR-Cas9系统可在任何基因组位点上产生双链断裂（DSBs）。这些DSBs可以由HR或通过非同源末端连接（NHEJ）修复。在高等生物中，相比较HR而言，NHEJ是主要的DNA修复系统，来维持基因组的稳定性。NHEJ完全适合于管理DSBs，因为这条路径没有显示出对DNA末端结扎的序列要求。

然而，由于断裂的DNA末端经常损坏，并需要进行修改，NHEJ修复机制往往容易在结合位点产生插入或缺失（indel）突变。因此，在可编程的CRISPR-Cas9 DNA切割系统的帮助下，NHEJ能产生移码突变，破坏靶基因，而无需使用同源修复供体。而在原核生物中，这一强大的DNA修复机制并不普遍，由于它们普遍缺乏NHEJ途径，Cas9产生的DSB对大多数微生物是致命的。最近的研究表明，参与真核生物NHEJ的关键因素――Ku70/Ku80二聚体和DNA连接酶IV，在原核生物中存在功能性的同系物。细菌的Ku蛋白在尺寸上比它们的真核生物相对物小得多，但却通过在断端形成环形的同型二聚体结构，而保护受损的DNA。