2016年4月20日，David Liu（劉如謙）等人在
Nature 發表論文，在 J. Keith Joung 研究的基礎上首次開發出了單鹼基編輯器，可將G•C鹼基對轉換成T•A 鹼基對。2017年10月25日，David Liu（劉如謙）等人在 Nature 發表論文，成功開發了腺嘌呤鹼基編輯器 (ABE)，可以將A•T鹼基對轉換成G•C鹼基對。
這些發現，在不依賴DNA雙鏈斷裂的情況下，實現對單個鹼基的定向修改。
胞嘧啶鹼基編輯器(CBEs)能夠在基因組DNA中實現C•G到T•A的轉換。而在2019年，我國科學家楊輝和高彩霞各自獨立發現，在小鼠胚胎和水稻中，早期版本的胞嘧啶剪輯編輯器BE3會在全基因組範圍產生一種低頻率Cas9-非依賴的C•G到T•A的脫靶突變。
2020年2月10日，單鹼基編輯技術開創者，Broad研究所劉如謙（David R. Liu）教授在 Nature Biotechnology 雜誌背靠背發表了2篇研究論文，進一步改進了單鹼基編輯系統和CRISPR/Cas9系統，大大降低了單鹼基編輯器的脫靶率，大大提高了spCas9的靶向範圍。
第一篇
題目：Evaluation and minimization of Cas9-independent off-target DNA editing by cytosine base editors
該論文通過多種快速、經濟有效的方法，篩選出了一種保真度更高的鹼基編輯酶YE1，並對YE1進行了改進，使其既能高效地將C轉變為T，又能極大程度上降低脫靶突變（比以前的鹼基編輯方法脫靶率低10-100倍），即超精確的鹼基編輯器。
劉如謙等人於2016年首次提出的單鹼基鹼基編輯系統比傳統的CRISPR/Cas9編輯系統更可控，但也會在基因組範圍發生隨機的“脫靶”突變，並且檢測這些隨機突變的唯一方法是進行全基因組測序，這是一種既繁瑣又昂貴的方法。因此，基因編輯技術走向臨床應用仍面臨很大的問題。
從提出單鹼基編輯技術到現在還不到四年的時間裡，美國非營利生物庫Addgene已經向全球數千個實驗室分發了8000個單鹼基鹼基編輯相關質粒。
今年2月5日，劉如謙、張鋒、J. Keith Joung等人創立的單鹼基編輯公司Beam Therapeutics公司也成功上市。
劉如謙認為，人類基因組編輯的時代現在正處於脆弱的開端, 我們都有責任盡一切可能減少不利影響的風險, 尤其是在這些藥物開始進入臨床試驗的時候。
為了解決這個問題，劉如謙教授和他的同事們開發了幾種方法來尋找細菌和人類細胞中的脫靶突變，而不需要對整個基因組進行測序。在其中一種方法中，他們將鹼基編輯器插入細菌中，並測試微生物對抗生素藥物的耐藥性。細菌的耐藥性越高，鹼基編輯器在耐藥基因中的DNA突變就越活躍。
研究小組用他們的方法來篩選各種酶，包括自然產生的酶和人工合成的酶，以尋找保真度更高的鹼基編輯酶。最終篩選出了一組酶，既能高效地將C轉變為T，又能極大程度上降低脫靶突變。
中科院遺傳與發育生物學研究所植物生物學家高彩霞教授表示：“如果有人把鹼基編輯當作藥物來使用，那麼減少脫靶突變就非常重要。”對高彩霞教授來說，劉如謙教授的篩選方法比發現的新酶本身更令人興奮。她的實驗室發現，一些鹼基編輯器在植物細胞中不能很好地工作，所以她希望能夠專門篩選那些能工作的酶。
中科院神經科學研究所的遺傳學家楊輝教授說，他的實驗室成員也開發出了改良的鹼基編輯酶，這種酶不會產生可檢測到的脫靶突變。該研究成果於2月9日發表在預印本網站
bioRxiv上，題目為：High-fidelity base editor with no detectable genome-wide off-target effects。
第二篇
題目：Continuous evolution of SpCas9 variants compatible with non-G PAMs
該研究開發了新的SpCas9酶，這種酶可以靶向之前無法靶向的DNA區域。該研究可能會進一步增加單鹼基編輯方法的實用性。
2019年10月21日，
劉如謙（David R. Liu）教授在Nature雜誌發表題為：Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA 的研究論文。該研究開發了一種全新的精準基因編輯工具——先導編輯（Prime Editor），無需依賴DNA模板便可有效實現所有12種單鹼基的自由轉換，而且還能有效實現多鹼基的精準插入與刪除（最多插入44個鹼基，或刪除80個鹼基）。
Nature 雜誌評論這一技術是“超精確的新型基因編輯工具”， Science 雜誌評論它是“超越CRISPR”的重大突破，哈佛大學教授，CRISPR先驅喬治·丘奇（George Church）盛讚這一成果：“朝著正確方向邁出的一大步”。
Prime Editor不僅效率大大提高，而且脫靶效應更低，劉如謙團隊在論文中表示，該技術“原則上可以修復75000種已知致病性人類遺傳變異的89%”。劉如謙教授開發的Prime Editor技術，可以讓研究人員更好地控制基因組的各種變化。
由於化膿鏈球菌Cas9 (SpCas9)及其工程變異體的靶向範圍主要侷限於含有G鹼基的原間隔序列臨近基序(PAM)，這就導致很多基因組位點無法被基於Cas9的方法編輯，一定程度上限制了鹼基編輯方法的使用 。
該研究報告了三種新的SpCas9變體，通過使用噬菌體輔助的非連續進化共同識別NRNH PAM（其中R是A或G，H是A，C或T，N是任意鹼基）序列。這三種新的SpCas9變體介導了人類細胞中插入缺失的形成和鹼基編輯，並通過以前無法靶向的CACC PAM序列實現了鐮狀細胞貧血突變的A•T到G•C的轉換。
這些新進化的SpCas9變體，連同先前報道的變體一起，原則上可以靶向大多數NR PAM序列，並大大減少了基於Cas9的方法無法靶向的基因組位點的比例。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41587-020-0414-6
https://www.nature.com/articles/s41587-020-0412-8
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