人类细胞中，先导编辑的实际效果究竟如何？
在实验室培养的人类细胞中，先导编辑的效率极为惊人。一项采用优化一体化构建体的研究显示，在HEK293T细胞中编辑率最高可达95%，多个靶点的平均编辑率为67%[5]。这意味着对于许多靶点而言，几乎每个细胞都能被成功编辑。另一项针对人类类器官（由患者干细胞培育的微型器官）的研究，成功纠正了常见癌症突变——在结肠类器官中编辑效率高达25%，在肝脏类器官中高达97%，同时还修复了囊性纤维化突变CFTR-F508del[4]。这些并非随机的基因编辑，而是在人体组织模型中针对疾病进行的精准修复。
然而，编辑效率因细胞类型和具体编辑方式的不同而差异显著。同一项在HEK293T细胞中实现95%效率的研究发现，其在K562和HeLa细胞中的效率仍然较低[5]。另一项对超过92,000条引导RNA的分析显示，编辑效率可从接近零到超过70%不等，因此需要借助深度学习模型（PRIDICT）来预测哪些引导序列效果更佳[6]。由此可见，尽管先导编辑在某些情况下效率极高，但尚未达到适用于所有人类细胞类型或所有基因改变的“即插即用”水平。
在患者中使用先导编辑的主要障碍是什么？
最大的障碍在于递送。先导编辑器是大型蛋白质，要将它们精准送入活体中的目标细胞十分困难。迄今为止最成功的体内研究使用了高剂量的腺病毒载体（每千克体重7×10^14个病毒颗粒），将先导编辑器递送至小鼠肝脏，仅实现了约11%的苯丙酮尿症突变纠正——这足以降低血液毒素水平，但并非治愈[2]。同一研究还指出，病毒载体和编辑器蛋白引发了免疫反应，这对人类重复给药将构成问题。
第二个障碍是DNA修复系统本身。多项研究表明，细胞的错配修复（MMR）机制会主动阻断先导编辑，根据细胞类型和编辑方式的不同，效率会降低2至17倍[3][9]。一个巧妙的应对方法是暂时抑制MMR，这能使某些细胞类型的编辑效率平均提升7.7倍[3]。另一种方法是改造pegRNA（携带编辑信息的引导RNA）使其更稳定——在几种人类细胞系中，添加结构化RNA尾部使效率提升了3至4倍[8]。这些确实是有效的解决方案，但给本就复杂的系统增添了更多复杂性。
先导编辑是否会导致不良副作用？
先导编辑的设计初衷是为了避免在较老的CRISPR方法中因DNA双链断裂而引发的大规模非预期突变，而现有证据基本支持了这一优势。对经过先导编辑的人类类器官进行全基因组测序后，未检测到可观察的脱靶编辑[4]。另一项研究将先导编辑与标准CRISPR进行对比，发现先导编辑导致的非预期插入缺失（小片段插入或缺失）仅略为频繁，且两种系统在预测位点的脱靶编辑水平相当[1]。
但先导编辑并非完美无缺。部分研究报告称，其可能导致非预期的插入、缺失，甚至将pegRNA支架的部分序列整合到基因组中[7]。当错配修复系统活跃时，也可能产生非预期的副产物[3]。这些错误的发生率因靶点和细胞类型而异，该领域正在积极研究以降低其发生率。目前来看，与旧方法相比，其安全性表现良好，但尚未达到完美。
关于这些来源
该答案基于9篇经同行评审的研究——发表于2021至2023年间，其中8篇发表于Q1期刊，总被引次数达2395次——这些研究是从15篇通过质量筛选的文献中选出的最相关成果，而后者又源自从超过5亿条记录的数据库中检索到的57篇论文。
本文引用的文献
通过Csy4介导的pegRNA加工增强先导编辑
研究表明，pegRNA环化会降低编辑效率；在pegRNA中添加Csy4识别位点后，HEK293T细胞中点突变效率平均提升1.9倍，小鼠N2a细胞中最高提升4.9倍，且脱靶效应相当。
在小鼠体内对代谢性肝病进行先导编辑
通过腺病毒载体将先导编辑器递送至小鼠肝脏，在新生小鼠中实现了高达17.4%的Pahenu2突变校正，从而降低了血液苯丙氨酸水平；但该方法需要高剂量载体，并引发了免疫反应。
通过调控编辑结果的细胞决定因素，增强型先导编辑系统
研究发现错配修复（MMR）是引导编辑的主要抑制因素；瞬时抑制MMR（PE4/PE5系统）可使编辑效率相比PE2平均提升7.7倍，相比PE3提升2.0倍，同时编辑/插入缺失比率改善3.4倍。
评估基于CRISPR的先导编辑在类器官癌症建模及CFTR修复中的应用
将先导编辑技术应用于人类类器官，在结肠类器官中模拟TP53突变的效率高达25%，在肝脏类器官中达97%，并修复了CFTR-F508del突变；全基因组测序显示未检测到脱靶效应。
优化后的基于切口酶和核酸酶的先导编辑技术在人源及小鼠细胞中的应用
开发了集成式先导编辑器构建体（PEA1），在HEK293T细胞中实现了高达95%的编辑效率（平均67%）；在K562和HeLa细胞中效率较低，但核酸酶先导编辑器改善了起始效率。
通过深度学习预测先导编辑效率及产物纯度
对13,349个人类致病突变中的92,423条pegRNA进行筛选，并训练了深度学习模型PRIDICT，该模型预测编辑效率的Spearman相关系数为0.85；高评分pegRNA在体外效率提高12倍，在体内提高10倍。
在斑马鱼和原代人类细胞中利用核糖核蛋白复合物进行CRISPR先导编辑
在斑马鱼（体细胞突变率高达30%）和原代人T细胞（编辑效率高达7.5%）中，利用纯化的核糖核蛋白复合物实现了先导编辑；同时观察到非预期的插入以及pegRNA支架序列的整合。
工程化pegRNA可提升先导编辑效率
研究表明，pegRNA的3'端降解会限制先导编辑的效率；在HeLa、U2OS和K562细胞中添加结构化RNA基序（epegRNAs）可将效率提升3至4倍，且不会增加脱靶效应。
在缺乏错配修复的情况下，先导编辑的效率和保真度均得到提升。
通过对32种DNA修复因子进行定向遗传筛选，发现敲除错配修复（MMR）可将多种人类细胞系及编辑类型中的先导编辑效率提升2至17倍。