Die beiden Nukleasen ZFN und TALEN bestehen jeweils aus einem Proteinteil, welches DNA bindet sowie einem Proteinteil, das DNA schneiden kann. Die dieser Designernuklease zugrunde liegende Verbindung wird zuvor zielgerichtet mithilfe von gentechnologischen Methoden geschaffen.

ZFN und TALEN wurden bereits ab den 1990er Jahren hergestellt. ZFN entsteht aus einer Zinkfingerdomäne sowie einer Endonuklease. TALEN entsteht wiederum aus sog. TALE-Repeats und ebenfalls einer Endonuklease.

ZFN und TALEN sind in Relation zum CRISPR/Cas-System deutlich zeitaufwendiger und kostenintensiver. So ist insbesondere die ‚Programmierung‘ der RNA hinsichtlich der anzusteuernden DNA-Sequenz im Allgemeinen einfacher und schneller zu realisieren. Weiterhin zeichnet sich CRISPR/Cas9 im Vergleich zu den beiden anderen Verfahren dadurch aus, dass es mehrere RNAs aufnehmen kann, die dann entsprechend die Nuklease zu verschiedenen DNA-Sequenzen verschiedener oder derselben Zellen leiten kann. Schließlich entsteht aus der Möglichkeit des sog. Prime Editing die Möglichkeit der Modifikation von Genomen ohne Doppelstrangbrüche, welche oft unerwünschte Nebenwirkungen insbesondere infolge von Mutationen einschließen. Infolge dieser Unterschiede zwischen den Verfahren liegt der Fokus gegenwärtiger Forschung und erster klinischer Anwendungen auf dem CRISPR-Cas9-System.