Vào cuối những năm 1960, các nhà khoa học Stuart Linn và Werner Arber đã phân lập các ví dụ về hai loại enzyme chịu trách nhiệm cho sự hạn chế tăng trưởng của thể thực khuẩn ở vi khuẩn Escherichia coli (E. coli).[10][11] Một trong những enzim này đã thêm một nhóm methyl vào DNA, tạo ra DNA methyl hóa, trong khi DNA khác được cắt ra ở nhiều vị trí khác nhau dọc theo chiều dài của phân tử. Loại enzyme đầu tiên được gọi là "methylase" và loại còn lại là "nuclease giới hạn". Những công cụ enzyme này rất quan trọng đối với việc nghiên cứu, các nhà khoa học đang tập hợp các công cụ cần thiết để "cắt và dán" các phân tử DNA. Điều cần thiết là một công cụ có thể cắt DNA tại các vị trí đặc hiệu, chứ không phải ở các vị trí ngẫu nhiên dọc theo chiều dài của phân tử, nhờ đó các nhà khoa học có thể cắt phân tử DNA theo cách có thể dự đoán và tái sản xuất được.

Một bước phát triển quan trọng xuất hiện khi H.O. Smith, K.W. Wilcox và T.J. Kelley, làm việc tại Đại học Johns Hopkins năm 1968, bị phân lập và mô tả nuclease giới hạn đầu tiên có chức năng phụ thuộc vào một trình tự nucleotide DNA đặc hiệu. Nghiên cứu với vi khuẩn Haemophilus influenzae, nhóm này đã phân lập được một loại enzyme, gọi là HindII, luôn cắt các phân tử DNA tại một điểm cụ thể trong một chuỗi sáu cặp base đặc hiệu. Họ phát hiện ra rằng enzyme HindII luôn luôn cắt trực tiếp ở trung tâm của chuỗi này (tức là giữa cặp base thứ 3 và thứ 4)