人类线粒体疾病通常是由线粒体 DNA (mtDNA) 突变引起的。线粒体疾病的严重程度与异质体有关，异质体被定义为一个细胞内两种或两种以上不同的 mtDNA 变体共存 ( Taylor and Turnbull, 2005 )。尽管线粒体靶向锌指核酸酶 (mitoZFN) 或线粒体靶向转录激活因子样效应核酸酶 (mitoTALEN) 可用于线粒体基因组编辑，但它们存在局限性，包括单体设计和组装繁琐、序列特异性有限和尺寸较大。CRISPR/Cas 基因组编辑系统是一种强大的工具，可以精确编辑各种哺乳动物和植物的基因组。然而，在线粒体中使用该系统的最大挑战是将外源向导 RNA (gRNA) 递送到线粒体中。之前曾报道过通过茎环基序递送 gRNA 的尝试，但没有有力的证据表明这种方法是成功的。未来，通过 CRISPR/Cas 系统进行线粒体基因组编辑，高效递送带有线粒体定位信号 (MLS) 的 gRNA 以及经过修改的 gRNA/Cas 复合物的有效切割活性将成为必不可少的。