CRISPR技術(shù)徹底改變了基因組編輯和生命科學(xué)領(lǐng)域，但要實(shí)現(xiàn)高效而精確的編輯還有很長(zhǎng)的路要走。

典型的CRISPR-Cas9系統(tǒng)生成雙鏈斷裂（DSB），并觸發(fā)DNA修復(fù)機(jī)制來(lái)完成編輯。我們現(xiàn)在知道在DNA修復(fù)過(guò)程中可能發(fā)生不需要的有害編輯。而堿基編輯器不需要DSBs，被認(rèn)為是一種糾正點(diǎn)突變的有潛力工具。但是，堿基編輯無(wú)法插入靶標(biāo)或進(jìn)行剔除（indels），這限制了堿基編輯在單核苷酸取代中的應(yīng)用。

為了擴(kuò)大編輯能力，2020年劉如謙（David R. Liu ）教授在Nature 雜志發(fā)表題為“Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA” 的論文，開(kāi)發(fā)了一種名為先導(dǎo)編輯（Prime Editor，PE）的基因編輯方法，在不引入雙鏈斷裂和供體 NA模板的前提下，在人類細(xì)胞中成功完成包括目標(biāo)插入，缺失和所有12種類型點(diǎn)突變?cè)趦?nèi)的超過(guò) 175 次編輯。

PE將Cas9切口酶和逆轉(zhuǎn)錄酶（RT）融合在一起，實(shí)現(xiàn)“搜索和替換”雙重功能，其中逆轉(zhuǎn)錄將RT模板序列復(fù)制到靶標(biāo)DNA。包含所需編輯的RT模板序列被嵌入到主要編輯導(dǎo)向RNA（pegRNA）中，該RNA也由導(dǎo)向序列，tracrRNA和引物結(jié)合位點(diǎn)（PBS）組成。正如預(yù)料的那樣，這些多種成分增加了pegRNA的設(shè)計(jì)復(fù)雜性。

因此為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員快速啟動(dòng)了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)工具來(lái)設(shè)計(jì)pegRNA候選物，比如耶魯大學(xué) 陳斯迪教授課題組發(fā)表了一篇論文：A web tool for the design of prime-editing guide RNAs ，開(kāi)發(fā)了一種應(yīng)用于CRISPR-PE編輯系統(tǒng)pegRNA設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。

另外，還有研究人員提出了計(jì)算模型來(lái)預(yù)測(cè)使用具有不同RT和PBS長(zhǎng)度的pegRNA時(shí)PE的效率，然而，仍然需要對(duì)PE-pegRNA復(fù)合物在大量靶序列上的靶上和靶外活性進(jìn)行廣泛的評(píng)估。

原則上，PE可以在原始間隔物相鄰基序（PAM）依賴的目標(biāo)位點(diǎn)安裝任何可能的小突變。而實(shí)際的優(yōu)化將不僅可以在人類細(xì)胞中進(jìn)行編輯，而且還可以在植物，微生物和動(dòng)物中進(jìn)行基因編輯。

為了實(shí)現(xiàn)高效而精確的編輯，還需要付出巨大的努力才能更好地理解原始編輯固有的多種分子機(jī)制。考慮到PE的大小可能是Cas9系統(tǒng)的兩倍，因此還需要改進(jìn)傳送系統(tǒng)。