基因编辑的新工具—Prime Editing

CRISPR系统为代表的基因编辑工具发展迅猛被广泛应用。基于CRISPR/CAS9系统开发的新的先导编辑系统(Prime editing, PE)也逐渐引起人们的关注。PE是David Liu实验室于2019年开发的精准基因编辑系统，其最大的优势在于多样的编辑类型，包括多位点（Multiple sites）编辑、DNA短片段插入和缺失（<100bp）。相比于传统的HDR（Homologous Directed Recombination），PE无需DSB（Double Strand Break）即可实现编辑，因此更加高效、安全。同样PE也存在其限制条件，包括（1）较低的编辑效率（2）pegRNA设计相对困难（3）PE的递送问题等等。

2021年10月14日，美国哈佛大学David Liu实验室与普林斯顿大学Britt Adamso实验室合作在Cell杂志上发表了题为Enhanced prime editing systems by manipulating cellular determinants of editing outcomes的论文，给出了关于PE系统的进一步解决方案。

PE系统原理

PE2: 将经过改造的向导RNA（pegRNA）与prime editor蛋白相结合，pegRNA具有双重功能，既能够将编辑蛋白引导到目标位点，又含有编辑的模板序列。prime editor蛋白则由Cas9切口酶和逆转录酶融合而成。在Cas9切割目标位点之后，逆转录酶以pegRNA作为模板进行逆转录，然后将DNA直接聚合到切口的DNA链上。

PE3: 在PE2系统基础上添加一条sgRNA，会在另一条未切割的基因组单链上造成一个缺口，增加重组的概率。

PE4&5:在2021年的研究中，分别在PE2和PE3的基础上通过共转染MLH1dn抑制DNA错配修复（MMR）通路从而有效增强PE系统的基因编辑效果。

功能验证

PE系统在293T上的验证，表现出与传统CRISPR系统的特点：较高的编辑效率，较低的非预期编辑

总体而言，Prime Editing展现出在基因编辑领域美好的前景，也为疾病的基因治疗提供了更加强大的工具。