1980年代，相同組み換え（homologous recombination：HR）によってゲノムに外来の遺伝子を組み込む手法が示され，その効率を高める工夫が続けられた。やがて，ゲノムに二本鎖切断（double strand break：DSB）を起こすことで，組み換え効率が上昇することが報告され，30億塩基対のゲノム上で，特定の場所にDSBを起こす方法が模索された。切断されたDNAが内在性の修復機構で修復される過程で，挿入や欠失のようなエラーが生じやすいため，この性質を利用すればノックアウトも作製できる。
特定のDNA配列を認識して切断する，あるいは切断されないよう修飾する酵素（制限修飾酵素）はその頃すでに2,500余りみつかっていたが，認識配列が重複しており，特異的に切断できる配列はおよそ200種類あった。しかし，既存の制限修飾酵素を使って特定の場所にDSBを起こすことは難しく，また無数の微生物から新規の酵素を探し続けるのは困難であった。その後，狙いどおりのDNA配列を認識できること，そして切断できること，この２つの要望に応える形でジンクフィンガーヌクレアーゼ（ZFN）やTALエフェクターヌクレアーゼ（TALEN）といった人工ヌクレアーゼが登場した。これらの特徴は，DNA認識ドメインとDNA切断ドメインを別々に設計した点である。
「KEY WORDS」二本鎖切断，人工ヌクレアーゼ，CRISPR/Cas9，ゲノム編集