Cardiovascular diseases still remain the leading cause of morbidity in Canada with heart failure and stroke being two of the three main causes of death. Although, medical and surgical options for treatment and care after the onset of the disease do exist, more than half the patients suffering from heart disease die within 5years of diagnosis. Currently, heart transplant still remains the last resort for patients with end-stage heart failure, with the demand for organ donors alarmingly exceeding the supply. Numerous groups have now turned towards investigating the possibility of stimulating the regenerative ability of the heart through various strategies, with cellular therapy and specifically stem cell regenerative therapy increasingly gaining popularity. Several clinical studies demonstrate the possibility of injecting adult stem cells to induce therapeutic angiogenesis and revascularization and in turn promote damaged tissue regeneration. Although these trials show that stem cells possess the potential to facilitate tissue repair, there has been uncertainty over the mechanisms responsible for this regenerative effect produced by the transplanted stem cells. Furthermore, recent evidence has emerged suggesting that a paracrine effect, created by growth factors secreted by the injected stem cells, is actually the key mediator in assisting therapeutic regeneration, which has now been demonstrated both in vitro and in small/large animal models through direct injection of the stem cell harnessed factors. However, other groups have also observed that bolus injection of individual or dual proteins, although showing initial success, does not have a prolonged effect enough to promote complete tissue regeneration. Thus, a novel method of delivering the stem cell harnessed factor cocktail would be needed to augment the effect of the stem cell derived growth factors delivered at the target site, which forms the main goal of this thesis. Specifically, we investigate the strategy of using controlled delivery particle systems which not only provide a continuous release but also protect the encapsulated factors from the harsh in vivo conditions. The use of our stem cell harnessed factor cocktail loaded polymeric system, mimicking the paracrine effect created by injected cells, could completely replace the concept of stem cell administration and pave the way for a new strategy in cellular therapy. / Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de morbidité au Canada. Les insuffisances cardiaques et les accidents cardiovasculaires représentent les majeures causes de mortalité. A ce jour, la transplantation cardiaque demeure l'ultime recours aux patients en phase terminale, malgré la demande alarmante de donneurs organes excédant l'offre. De nombreuses stratégies sont actuellement étudiées. La thérapie cellulaire, notamment la thérapie régénérative de cellules souches, est une stratégie prometteuse en plein essor. Plusieurs essais cliniques ont démontré que l'injection de cellules souches adules peut induire l'angiogenèse et la revascularisation des tissus. Cela permet de promouvoir la régénération des tissus endommagés. Malgré l'efficacité démontrée de ces études, les mécanismes d'action demeurent incertains. De récentes études in vitro et in vivo ont suggérés que les facteurs de croissance secrétés par les cellules souches injectées sont à l'origine d'un effet paracrine clé pour la régénération thérapeutique. D'autres groupes ont observés que l'injection d'un bolus de protéines peut initier la régénération thérapeutique. Cependant, cet effet n'est pas assez maintenu pour promouvoir la régénération complète des tissus. Développer un nouveau système de délivrance contrôlé pour administrer le cocktail de facteurs de croissance produits par les cellules souches constitue une nouvelle approche prometteuse pour augmenter la régénération thérapeutique. Ceci constitue l'objectif principal de cette thèse. Nous effectuons des recherches sur la stratégie d'utilisation de systèmes de délivrance contrôlés pour administrer les facteurs de croissance dérivés de cellules souches. Ceci a pour but de simuler et augmenter l'effet paracrine induit par l'injection de cellules souches. L'encapsulation de ces facteurs dans une matrice polymérique permet de les protéger des conditions sévères rencontrées in vivo tout en les libérant en continue dans les tissus ciblés. Ce cocktail de facteurs de cellules souches encapsulés pourrait complètement révolutionner le concept des cellules souches. Ces recherches ouvrent la voie à une nouvelle stratégie de thérapie cellulaire.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.110666 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Khan, Afshan |
| Contributors | Satya Prakash (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Biomedical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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