开发高效率、多功能性、产品高纯度和序列特异性的基因编辑工具一直是生命科学领域的长期目标。RNA可编程CRISPR系统（RNA-programmable CRISPR systems）的发现是编辑哺乳动物细胞基因组的一个里程碑，引发了三类技术的创建：CRISPR相关（Cas）核酸酶（CRISPR-associated (Cas) nucleases），碱基编辑器（base editors）和先导编辑器（prime editors）。

其中prime editors是同时实现多功能性、特异性和精确性的一种独特方式，不需要进行双链DNA断裂（DSB），并且能在活细胞的DNA中实现几乎任何替换（substitution）、微小插入（small insertion）和微小缺失（small deletion）。prime editing（PE）需要一个与聚合酶融合的可编程切口酶（nickase），以及能定向靶位点且以所需基因组编辑为模板的扩展向导RNA（guide RNA）。

prime editing是美籍华裔科学家刘如谦（David R.Liu）团队开发的精准基因编辑系统，近期他们在《Nature Reviews Genetics》上发表了一篇综述，全面总结了产生程序性基因组变化的主要编辑策略，强调了它们的局限性，介绍了能规避其中一些瓶颈问题的最新研究进展，并讨论了prime editing的应用和未来方向。

Liu及其同事通过将化脓性链球菌Cas9（SpCas9）H840A切口酶的突变体，与来自莫洛尼鼠类白血病病毒（MMLV）的野生型逆转录酶（reverse transcriptase，RT）相融合，创建了最初的prime editing（PE1）。prime editing还使用一种工程化的引导RNA——prime editing guide RNA（pegRNA），它包含一个间隔序列，能将PE1引导至基因组靶位点，以及一个关键的3ʹ扩展区，用于模板化所需的编辑序列。在细胞内，prime editing–pegRNA复合物结合到和pegRNA间隔区互补的基因组靶位点上并形成R loop，其中移位的单链RNA（ssDNA）被prime editor切开一个缺口，释放一个3ʹDNA末端，可以与pegRNA延伸杂交，并引发pegRNA模板区的逆转录。通过引物延伸靶DNA链进行DNA聚合，然后生成3ʹDNA flap，包含下游基因组序列的编辑和同源物。接下来，3ʹ flap通过 flap相互转换（flap interconversion），置换基因组DNA的相邻链。切除置换的5' flap后连接剩余的缺口，形成一个异源双链，其中一条基因组链包含编辑序列。最后，DNA修复或复制将编辑序列复制到互补链，并使prime edit永久存在。

PE1可以介导人类细胞中的单碱基置换、微小插入和微小缺失，但第一代系统的效率很低，通常