不砍断 DNA 双链的“分子铅笔与橡皮擦”：刘如谦（David Liu）如何把基因编辑变成 Word 查找替换？
2019 年 10月21日 · 碱基编辑器（Base Editor, BE4max / ABE8e）与先导编辑器（Prime Editor, PE2/PE3）质粒
你知道吗？
初代 CRISPR-Cas9 就像一个只会抡大锤砸断铁轨的拆迁工，修得好修不好全看细胞造化；而刘如谦没收了它的大锤，往它手里塞了一块脱氨酶橡皮擦和一支逆转录自动铅笔。
自从 2012 年 CRISPR-Cas9 问世以来，它一直被称为基因组的“分子剪刀”。但用过 Cas9 做点突变敲入（Knock-in）的研究生都知道这把剪刀有多粗暴：野生型 Cas9 的本职工作其实是一把大斧头——它不问青红皂白直接把细胞染色体的 DNA 双螺旋拦腰斩断（产生双链断裂 DSB）！
受到重创的细胞为了保命，90% 以上会启动乱七八糟的非同源末端连接（NHEJ），在伤口处随机乱塞或删掉几个碱基（Indels），甚至引发大片段染色体丢失和 p53 凋亡；你想让细胞老老实实按你给的模板做同源重组修复（HDR），效率往往低得不到 5%！
“为了改文章里的一个错别字，为什么非要用斧头把整页纸劈成两半？”哈佛大学博德研究所的华裔化学家刘如谦（David R. Liu）决定彻底废除 Cas9 的双链切割暴力。2016 年，他的博后 Alexis Komor 将失去双链切割活性的 Cas9（nCas9）与胞嘧啶脱氨酶焊在一起，造出了第一把“分子铅笔”——碱基编辑器（Base Editor），不切双链直接通过化学脱氨把 C·G 变成 T·A（随后又进化出把 A·T 变 G·C 的腺嘌呤编辑器 ABE）。
到了 2019 年 10 月 21 日，刘如谦与博后 Andrew Anzalone 更在《Nature》扔出王炸——先导编辑（Prime Editing）！他们把 nCas9 与工程化逆转录酶融合，并给向导 RNA 挂上一条自带修正模板的小尾巴（pegRNA）：机器先在单链上轻轻划开一道小口，然后直接以 RNA 尾巴为模板原位逆转录写出正确的 DNA 序列，实现了全部 12 种单碱基自由互换与精准增删，真正把基因编辑变成了基因组上的“Word 查找与替换（Search-and-Replace）”！