Understanding the effects of TCP-25 and EDTA interaction : A study of the biophysical aspects of a naturally derived peptide formulation with EDTA for topical application

Abstract

Chronic wounds are an emerging healthcare issue and current methods of healing chronic wounds address bacteria but are ineffective against resistant bacteria and the biofilm formation commonly observed in these wounds.

Antimicrobial peptides (AMPs) derived from the endogenous wound healing system have been shown to combat bacterial infections, exhibit immunomodulatory effects, as well as improving wound healing. A 25 amino acid AMP derived from the C-terminal region of thrombin (TCP-25) have been thoroughly investigated by the Xinnate group. This peptide has proven successful antimicrobial and anti-inflammatory activity both in vitro and in vivo studies conducted on chronic wounds. As a result, the peptide has been formulated into a gel and is currently undergoing a first-in-human clinical safety study.

To improve the current formulation, efforts are made to develop a formulation able to effectively defeat biofilms. Specifically, a formulation incorporating EDTA has been investigated. Preliminary studies have shown the EDTA enhances the bactericidal activity of TCP-25. Biophysical properties studied during this project indicated that EDTA did not impact the peptide structure or LPS binding. More importantly, EDTA addition was found to have a positive impact on the peptide stability at RT, which could be related to increased oligomerization observed during thermal denaturation studies. In summary, the study suggests that the addition of EDTA improves the formulation, thereby highlighting its potential as a promising strategy for developing a new gel containing TCP-25 as active ingredient.

Popular Abstract (Swedish)

Kroniska sår är sår som inte lyckas att läka över en lång tidsperiod. De karaktäriseras av kolonisering av bakterier vilka bildar en så kallad biofilm som ger upphov till ökat motstånd mot behandling. De behandlingsmetoder som finns idag mot kroniska sår är inte fulländade, då stor risk för resistens finns samt att de inte kan förstöra biofilmen. Idag är över 40 miljoner människor drabbade av kroniska sår och antalet ser ut att öka framöver, vilket understryker vikten av att hitta välfungerande behandlings-metoder.

Ett sätt att angripa kroniska sår är att se till naturens egna metoder för sårläkning och bekämpning av bakterier. Inom sårläkning har det nyligen visat sig att så kallade antimikrobiella peptider, AMPs, verkar ha en betydande roll. En av dessa AMPs, vid namn TCP-25 har en roll i att både döda bakterier och minska inflammation vid sår, vilket är intressanta egenskaper för kroniska sår. TCP-25 har studerats i över 20 år av Xinnate AB där både studier på bakterier samt prekliniska studier har gjorts. Dessvärre är TCP-25 inte perfekt i sig själv, då den saknar möjlighet att ta bort biofilm vilket gör det svårt att göra sig av med bakterierna i såret. Dessutom är peptider generellt känsliga och har en låg stabilitet i jämförelse med traditionella läkemedel.

Baserat på bristerna var det intressant att testa en ny formulering med EDTA, vilket är ett ämne som används idag i flertalet olika läkemedelsformuleringar och som nyligen har setts kunna ta bort biofilmer. Innan denna masteruppsats utfördes försök på bakterier där det gick att se att EDTA förstärkte den bakteriedödande effekten ihop med TCP-25.

För att studera den nya formuleringen med TCP-25 och EDTA utfördes det här examensarbetet för att se hur struktur och funktion hos TCP-25 påverkades av att ha EDTA tillsatt. För att undersöka detta gjordes flertalet experiment med olika mätmetoder.

Från projektet sågs indikationer på att EDTA inte påverkar strukturen på TCP-25 eller dess möjlighet att agera som vanligt, vilket är lovande för en framtida användning i läkemedel. Dessutom, under en stabilitetsstudie sågs EDTA förbättra stabiliteten hos TCP-25. Detta kan bero av att TCP-25’s peptider binder ihop sig med varandra och skapar så kallade oligomerer.

Utifrån resultaten behövs vidare studier för att förstå hur interaktionen verkligen ser ut, men det verkar lovande att tillsätta EDTA för att förbättra formuleringen.

• author: Kant, Ebba
• supervisor: Ganna Petruk
• organization: Food Technology and Nutrition (M.Sc.)
• course: KLGM15 20231
• year: 2023
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: chronic wounds, EDTA, biophysical aspects, formulation, pharmaceutical technology, Thrombin derived C-terminal peptide
• language: English
• id: 9130112
• date added to LUP: 2023-06-28 10:45:29
• date last changed: 2023-06-28 10:45:29