La tecnologia DNA Typewriter nello studio dello sviluppo embrionale umano: una valutazione critica

Recent advances in developmental biology have led to the creation of advanced embryonic models (SEM). In particular, models derived from naïve stem cells engineered by Jacob Hanna’s group stand out for their exceptional ability to faithfully recapitulate post-implantation stages and early organogenesis. However, the definitive validation of these platforms is hindered by the limitations of current analytical techniques, which provide only a static snapshot, unable to track complex ontogenetic branching points in real time. This paper offers a critical assessment of human embryonic models, analyzing their immense potential for application alongside their limitations regarding the spatiotemporal resolution of cellular differentiation. To overcome these obstacles, the thesis establishes the theoretical and methodological groundwork for implementing the DNA Typewriter, an innovative sequential molecular recording system; integrating this editing technology into embryonic models would enable the cumulative mapping of division history directly within the genome. By synergizing the in vitro accessibility of these models with the high resolution of the DNA Typewriter, it becomes possible to achieve a dynamic, real-time reconstruction of cellular phylogeny, thereby revealing the mechanisms of early embryogenesis and setting a new standard for the validation of such models.

Le recenti evoluzioni nella biologia dello sviluppo hanno portato alla creazione di modelli embrionali avanzati (SEM). In particolare, i modelli derivati da cellule staminali naïve progettati dal gruppo di Jacob Hanna, si distinguono per l'eccezionale capacità di ricreare fedelmente le fasi post-impianto e l'organogenesi precoce. La validazione definitiva di queste piattaforme è tuttavia ostacolata dai limiti delle attuali tecniche analitiche, che restituiscono un'istantanea statica incapace di tracciare in tempo reale le complesse biforcazioni ontogenetiche. Questo elaborato propone una valutazione critica dei modelli embrionali umani, analizzandone le enormi potenzialità applicative ma anche i limiti nella risoluzione spazio-temporale del differenziamento cellulare. Per superare tali ostacoli, la tesi getta le basi teoriche e metodologiche per l'implementazione del DNA Typewriter, un innovativo sistema di registrazione molecolare sequenziale: l’integrazione di questa tecnologia di editing all’interno dei modelli embrionali, permetterebbe infatti di mappare cumulativamente la storia divisionale direttamente nel genoma. Sinergizzando l'accessibilità in vitro dei modelli con l'alta risoluzione del DNA Typewriter, diventa quindi possibile ottenere una ricostruzione dinamica e reale della filogenesi cellulare, rivelando i meccanismi dell'embriogenesi precoce e stabilendo un nuovo standard per la validazione di tali modelli.