The oral cavity has a significant relationship with overall health because oral health can be a critical indicator as a window that reflects overall health. Monitoring detailed cellular and molecular mechanisms of progressive symptoms in the oral cavity must be necessary for preventing the deterioration of oral diseases into systemic diseases or for the diagnosis of early symptoms of specific systemic diseases. However, cellular-level dynamics of inflammatory response in the oral cavity are poorly understood because of technical limitations. Herein, our custom-built laser-scanning microscopy system was applied for the development of the 3D spatiotemporal cel-lular visualization of teeth and oral mucosa and for the investigation of dynamic changes in immune cells in the pathogenesis of the dental pulpitis model and oral contact allergy model.
I successfully optimized the tooth optical clearing technique by modification of Murray’s clear method. Using the optimized tooth optical clearing method, I performed the 3D cellular-level visualization of spatiotemporal change of CD11c+ cells in dental pulp in the acute pulpitis model. The tooth optical clearing-based compre-hensive 3D cellular-level visualization can be an efficient method for analyzing cellular behaviors of various pulpal cells in normal and pathological conditions in a quantitative manner.
I established the micro probe-based confocal endomicroscopy by integrating the custom-built laser scanning confocal microscopy system with the GRIN lens. By using the GRIN confocal endomicroscopy, in vivo multi-cellular wide-area visualization of the oral mucosa was achieved in a non-invasive manner. In addition, longi-tudinal intravital visualization of the oral mucosa in the DNFB-derived oral contact allergy mouse model showed highly dynamic spatiotemporal changes of various types of immune cells in response to the allergic challenges. The GRIN confocal endomicroscopy system can be a highly useful tool for investigating the com-plex pathophysiology of diseases in the oral cavity.
구강은 건강 상태를 반영하는 중요 지표로 알려져 왔다. 그러므로 구강 조직의 관찰은 질환이 전신으로 악화하는 것을 예방하거나 특정 부위 질환의 초기 증상을 진단하는 데 중요하게 활용되어 왔다. 그러나 구강 내에서 진행되는 염증반응에 의한 세포 단위의 면밀한 변화의 관찰은 현재까지는 기술적인 한계로 잘 알려지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 자체 제작한 고해상도 레이저 주사 공초점 현미경을 활용하여, 구강 내 치아와 구강 점막의 시공간적 관찰이 가능하도록 3차원적 세포 영상화 기술 개발을 연구하였다. 먼저 치아 조직의 광학 클리어링 기법을 확립하고, 혈관구조와 염증세포를 비롯한 다양한 치수 세포의 온전한 치아 조직 내 3차원 분포를 영상화하였다. 급성 치수염 모델의 치수 내 염증세포의 3차원적 세포 단위의 시각화를 진행한 결과, 치아 조직의 광학 클리어링 기법과 공초점 현미경 시스템을 이용한 영상화 기법을 통합하여 병리학적 조건의 치아 조직 내 다양한 치수 세포의 동적 변화 양상을 효율적으로 분석하였다. 또한 그린렌즈와 공초점 현미경을 연동하여, 비침습적 방법으로 구강 점막의 생체 내 세포 영상화가 가능한 그린렌즈 기반의 공초점 내시현미경 시스템을 확립하였다. 그린렌즈 기반의 공초점 내시현미경 시스템을 이용하여 구강 점막의 광대역 다세포 영상화를 가능케 하였고, 구강 접촉 알레르기 질환 모델의 장기간 생체 내 영상화를 통해 알레르기 유발 후에 반응하는 구강 점막 내 면역세포의 역동적 변화를 확인하였다. 이는 그린렌즈 공초점 내시현미경 시스템이 다양한 구강 점막 질환 모델의 복잡한 염증세포의 3차원적 시공간 분포 양상을 관찰하는 데 매우 유용하게 응용될 수 있음을 시사하였다.
