Nicola Pontillo

Dit proefschrift onderzoekt strategieën om aminoglycoside-antibiotica (AG) nieuw leven in te blazen in het licht van de toenemende antimicrobiële resistentie (AMR). AG’s zijn krachtige bacteriedodende middelen, maar hun klinisch gebruik wordt beperkt door toxiciteit en resistentiemechanismen zoals enzymatische modificatie en ribosomale methylatie. Het werk is verdeeld over zes hoofdstukken:

Hoofdstuk 1 – Achtergrond en Doelstelling Geeft een overzicht van AG-antibiotica, hun werkingsmechanisme en de belangrijkste resistentieroutes, waaronder aminoglycoside modificerende enzymen (AME’s) en 16S rRNA-methyltransferasen. Het benadrukt de noodzaak van innovatieve benaderingen om AG’s effectief te houden.

Hoofdstuk 2 – Overwinning van AAC(3)-Gemedieerde Resistentie Richt zich op N-acetyl transferase AAC(3)-IIIa. Structurele en kinetische studies tonen aan dat minimale chemische modificaties zoals 3-N-alkylering van neomycine, acetylatie kunnen voorkomen dit erwijl ribosomale binding behouden blijft. Dit is bevestigd door cryo-EM-analyse.

Hoofdstuk 3 – Fotofarmacologie en Dynamische Controle Introduceert foto-switchbare aminoglycoside-dimeren met azo-benzeenlinkers. Deze verbindingen maken een omkeerbare modulatie van antibiotische activiteit door middel van licht mogelijk, wat ruimtelijke en temporele controle biedt en selectiedruk voor resistentie vermindert.

Hoofdstuk 4 – Plaats-Specifieke Modificaties tegen APH-enzymen Onderzoekt structurele modificaties op de 3’-OH-positie van kanamycine en paromomycine om fosforylatie door APH(3’)-Ia te vermijden. Verschillende derivaten behielden antibacteriële activiteit en werkten als competitieve remmers. Röntgenkristallografie onthulde sterische hinderingen bij de ATP-bindingsplaats, wat resistentie-ontwijking verklaart.

Hoofdstuk 5 – In-Silico Ontwerp van ArmA-Remmers Beschrijft fragment-gebaseerde en AI-ondersteunde computationele methoden om remmers te identificeren van ArmA methyltransferase, een enzym dat pan-aminoglycoside-resistentie veroorzaakt. Twee leidende structuren werden ontworpen voor synthetische toegankelijkheid; voorlopige synthese bevestigde de haalbaarheid ondanks oplosbaarheidsproblemen.

Hoofdstuk 6 – Algemene Discussie en Conclusies Vat de bevindingen samen, bespreekt hun wetenschappelijke en technische implicaties en plaatst het onderzoek in een bredere maatschappelijke en translationele context. Het behandelt beperkingen, toekomstige richtingen en culturele aspecten van antibiotica innovatie.

Over het geheel genomen toont dit proefschrift een multidisciplinaire aanpak, door een combinatie van synthetische chemie, structurele biologie en computationeel ontwerp, om zo AMR aan te pakken. Hoewel verdere validatie en optimalisatie nodig zijn, vormen deze resultaten een solide basis voor aminoglycosiden van de volgende generatie en resistentie remmers.