在哺乳动物、植物或临床领域，科学家们面临着解决高效的大货物目的基因编辑的艰巨要求。一些科学家认为先导编辑是首选方法，但是遇到了效率和货物载装方面的挑战。

Vivien Marx在Nature Methods发文：A tough ask: high-efficiency, large-cargo prime editing。近期，哈佛大学David Liu实验室发表研究使用噬菌体辅助连续进化和蛋白质工程产生了第六代先导编辑器，从而大大提高了编辑效率。先导编辑双链断裂发生率比CRISPR-Cas9系统中的发生率低100倍左右，因此Liu认为：如果使用得当，可减少插入缺失副产物和其他不良后果。此外，先导编辑的脱靶编辑水平在哺乳动物细胞中常用的基因编辑方法中可能是最低的，这个优势使先导编辑在治疗性基因编辑中尤其重要。

David Liu创立的公司Prime Medicine报告了它们的一项研究，通过将整合酶结合先导编辑，实现了将数千碱基的DNA片段整合至基因组上。其他实验室也开发了类似的方法，如麻省理工Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg联合开发了PASTE。在PASTE中，通过将含有重组酶的识别位点的pegRNA（atgRNA）识别位点插入到基因组上，然后在Bxb1识别下可实现36kb长度的插入，整合酶在每一种测评的细胞中都是较为活跃的，因此有希望突破细胞类型成为一种更通用的整合方式，并且Gootenberg认为这个插入长度还可以更大。针对于PASTE效率较低的问题，Liu认为： 也许是因为将先导编辑的元件与重组酶融合表达的原因，即在PASTE中，将重组酶是与切口酶和逆转录酶融合表达的，先导编辑元件需要先远离靶DNA将识别位点暴露给重组酶才能使重组酶更好的识别介导重组。

武汉大学殷昊团队开发了GRAND编辑（GRAND 编辑的原理是使用一对pegRNA，逆转录模板与靶标位点不同源但是两条逆转录模板间彼此互补，从而实现编辑）插入150bp的片段，效率高达63%，最高插入1kb（效率较低）。

因此提高先导编辑效率和大DNA插入效率很重要。Liu评论先导编辑技术并不是一种快餐式技术。在优化先导编辑时，可以从许多方面的因素进行考虑，包括spacer序列、引物结合位点长度及序列、逆转录模板长度等等。为了更便于优化设计先导编辑的pegRNA，研究者开发了一些计算方法，例如DeepPrime、DeepPrime-FT等。

在T细胞和造血干细胞的基因编辑中，非病毒DNA递送通常会杀死细胞，而对于例如GRAND先导编辑技术，可以使用RNA和脂质纳米颗粒等非病毒递送方法。先导编辑组件可能会在体外进行递送，类似于工程T细胞治疗癌症，人细胞通过在体外进行编辑然后注入到人体。另一种方法建立在mRNA疫苗技术的基础上，若治疗肺部，可以用雾化吸入器，若治疗其他器官，采用输液。

Prime Medicine公司的Duffield认为先导编辑可以实现产业化，通过机器学习筛选然后优化，效率可以达到70-90%。在该公司的小鼠实验中，以92%的效率治疗恢复了NADPH氧化酶的活性，且没有观察到脱靶效应。若该方法倍批准用于人体测试，可将编辑后的干细胞再注入人体实现治疗。

总而言之，为了更好地应用先导编辑，还是需要进一步优化效率。

（王利钰 摘译）