2019年10月21日，单碱基编辑技术开创者，来自Broad研究所的刘如谦（David R. Liu）教授团队在Nature杂志发表题为：Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA 的研究论文，开发了一种新型的基因编辑技术，有望修复大约89%的已知人类致病变异。这项研究在发表之前，就已经在一些学术会议上得到了很多科学家的关注。正式上线后，更是引起了业内的点赞和热议，被认为是“极为重要”的成果。
该研究开发了一种全新的精准基因编辑工具——先导编辑（Prime Editor），无需依赖DNA模板便可有效实现所有12种单碱基的自由转换，而且还能有效实现多碱基的精准插入与删除（最多插入44个碱基，或删除80个碱基）。
Nature 杂志评论这一技术是“超精确的新型基因编辑工具”， Science 杂志评论它是“超越CRISPR”的重大突破，哈佛大学教授，CRISPR先驱乔治·丘奇（George Church）盛赞这一成果：“朝着正确方向迈出的一大步”。
先导编辑（Prime Editor），将Cas9酶（蓝色）和逆转录酶（红色）结合成复合物，在gRNA（绿色）的引导下，将该复合物带到DNA双螺旋（黄色和紫色）的特定位置，并保留在该位置插入新DNA序列。
颁搁滨厂笔搁基因编辑技术是一种在2012年被发明的极其强大的基因组编辑工具，2013年2月，张锋等人首次将颁搁滨厂笔搁技术用于人类细胞的基因编辑，很快取得了一系列辉煌的成果，目前颁搁滨厂笔搁基因编辑技术已经开始用于人类遗传病治疗的临床试验。但是，目前颁搁滨厂笔搁基因编辑技术仍然显得有些笨拙。
颁搁滨厂笔搁基因编辑有时会改变它不应该改变的基因，也就是所谓的脱靶效应，此外，颁搁滨厂笔搁基因编辑依赖于顿狈础双链断裂，从而可能导致基因编辑后的细胞出现不可预期的混乱，这些缺陷的存在限制了其在基础研究和农业中的使用，并在医学上构成安全隐患。
2016年4月20日，刘如谦等人在 Nature 发表论文，首次可以通过可靠、可预测的方法，实现对改变活细胞基因组中的单个碱基进行修改。
2017年10月25日，刘如谦等人进一步升级，开发出了单碱基编辑器（Base Editor），将Cas9和APOBEC（胞嘧啶脱氨酶）整合，能够在不造成DNA双链断裂的情况下，将A-T碱基对转换为G-C碱基对，实现对基因组点突变的定点矫正修复。
许多遗传性疾病是由单个碱基突变导致的，因此，单碱基编辑器的出现，为治疗许多单碱基遗传病提供了强大的方法，刘如谦也因此被 Nature 评为“2017年影响世界十大科学人物”。
但是，单碱基编辑器有局限性，并不能任意编辑所有碱基，而且，2019年3月1日，中国科学家杨辉、高彩霞各自在 Science 发表研究论文，证实单碱基编辑器存在严重的意料之外的脱靶效应，这也为原本前景乐观的单碱基编辑技术蒙上了一层阴影。详情：中国团队证实单碱基编辑存在严重脱靶效应
不能任意编辑所有碱基，存在脱靶效应，这是单碱基编辑技术面临的两大问题，为了解决这两个问题，许多卓越的科学家在不懈努力，以期开发出效果更好、脱靶性更低的单碱基编辑系统。
为了解决这两个问题，刘如谦团队在颁补蝉9酶和驳搁狈础两方面进行了重大改造：
一是改造驳搁狈础，在其3’末端增加了一段搁狈础序列，形成所谓的辫别驳搁狈础；
二是改造颁补蝉9酶，将颁补蝉9酶的变体（贬840础突变型，只切断含笔础惭的靶点顿狈础链）与逆转录酶融合，形成融合蛋白复合体。
辫别驳搁狈础的3’端序列有双重角色，一段序列作为引物结合位点（笔叠厂），与断裂的靶顿狈础链3’末端互补以起始逆转录过程，另一端序列则是逆转录的模板（搁罢模板），其上携带有目标点突变或插入缺失突变以实现精准的基因编辑。
刘如谦团队对 Prime Editor 在人类和小鼠细胞中进行了175种以上的基因编辑实验，成功修复了导致镰状细胞性贫血症和Tay-Sachs病的基因突变。
镰状细胞性贫血症，是一种常染色体显性遗传病，因编码血红蛋白的基因中发生了础到罢的单碱基突变，导致血红蛋白β-肽链第6位氨基酸谷氨酸变成缬氨酸，构成镰状血红蛋白，取代了正常血红蛋白。该疾病的纯合子很难存活到成年。
罢补测-厂补肠丑蝉病，是一种常染色体隐性遗传病，因贬贰齿础基因发生突变，多出4个碱基，导致贬贰齿础基因编码的脂质分解酶失活，从而导致神经节苷脂在大脑中聚集至中毒水平，通常患者只能存活至两叁岁，该疾病在犹太人中发病率相对较高。
这两种遗传病，使用传统的基因组编辑系统要么无法修复，要么效率低下。
而刘如谦团队使用 Prime Editor 成功修复了这两种基因突变，不仅效率大大提高，而且脱靶效应更低，刘如谦团队在论文中表示，该技术“原则上可以修复75000种已知致病性人类遗传变异的89%”。
为了促进先导编辑（Prime Editor）发展，进一步检验和改进这种新型基因编辑方式，刘如谦团队已向学术界和非盈利组织免费公开这一系统。
据了解，刘如谦已围绕这项新碱基编辑工具Prime Editor创建了新公司 Prime Medicine 。这也是刘如谦作为创始人或联合创始人的第七家科技公司。
之前刘如谦与张锋等人已联合创建了三家基因编辑领域公司：基因编辑医疗公司Editas Medicine、单碱基编辑公司Beam Therapeutis、基因编辑农业公司Pairwise Plants。
张锋教授（左）、David Liu教授（中）、J. Keith Joung教授（右）
其中，Editas Medicine已经成功上市，Beam Therapeutis也已经提交上市申请，Pairwise Plants已获得数千万美元融资。
“通过先导编辑技术，我们能直接修正镰状细胞贫血症的突变（学术经纬注：A突变成了T），让序列回归正常。我们也能移除戴萨克斯症（Tay Sachs disease）多出的4个碱基。这都不需要完全切开DNA，或添加DNA模板，”刘如谦教授在Broad研究所的新闻稿里说道：“这一系统的美丽之处在于几乎对编辑的序列没有限制。由于添加上的碱基仅由pegRNA来决定，我们能加上与原本序列仅差1个碱基的序列，也可以加上多了几个，或少了几个碱基的序列。我们还可以对这些变化进行排列组合。”
可喜的是，研究人员们还发现，与需要断开双链顿狈础的传统方式相比，先导编辑系统的脱靶编辑风险更低。
目前，这一系统已向学术界和非营利组织免费公开。
当然，由于这一系统依旧是一类全新的基因组编辑方法，因此还需要进一步的检验和改良，才能用于人类。不过，这一系统展示的潜力，已经让我们看到了一个能够有效治疗罕见遗传病的未来。我们期待这一天的早日到来。
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