Development and Validation of Methods for Rapid Detection of β-lactamases Using MALDI-TOF Mass Spectrometry for the Early Detection of Infectious Disease Agents and Their Antibiotic Resistance

Abstract

Objev antibiotik a jejich následné klinické použití mělo obrovský prospěšný dopad na lidské zdraví. β- laktamová antibotika jsou považována za nejpoužívanější terapeutickou třídu antibakteriálních přípravků předepisovaných v humánní a veterinární klinické praxi kvůli jejich vynikajícímu bezpečnostnímu profilu a širokému antimikrobiálnímu spektru. β-laktamy procházejí od svého objevení neustálým vývojem, ke zlepšení vlastností, jako je účinnost, spektrum aktivity, farmakokinetické a bezpečnostní profily, a k zabránění vzniku rezistence. K rezistenci může dojít prostřednictvím mnoha mechanismů, zejména produkcí β-laktamáz a modifikací β-laktamových receptorů - penicilinových vazebných proteinů. Odolnost bakteriálních patogenů vůči běžným antimikrobiálním terapiím a vznik bakterií rezistentních vůči více lékům v Česku znepokojivě roste. Pochopení mechanismů rezistence v klinických izolátech je zásadní pro návrh nových antibiotik a pro zlepšení detekčních technik. Nahlédnutí do genetického základu rezistence může také odhalit možnosti navrhování léčiv pro omezení šíření rezistence a boji proti organismům odolným vůči více lékům. Tato disertační práce se zabývá různými tematickými výzkumy, počínaje vývojem β-laktamových antibiotik až po biochemii rezistence β-laktamových antibiotik, následně pokračuje...

The discovery of antibiotics and their subsequent clinical use has had a tremendous and beneficial impact on human health. β-lactam antibiotics are considered the most widely used therapeutic class of antibacterials prescribed in human and veterinary clinical practices due to their excellent safety profile and broad antimicrobial spectrum. β-lactams have undergone continuous development since their introduction in order to improve properties such as potency, spectrum of activity, pharmacokinetic and safety profiles and to counter the emergence of resistance. Resistance can occur by multiple mechanisms, including, notably, the production of β-lactamases and modification of β-lactam receptors - penicillin-binding proteins. The resistance of bacterial pathogens to common antimicrobial therapies and the emergence of multidrug- resistant bacteria are increasing at an alarming rate in Czechia. Understanding the mechanisms of resistance in clinical isolates is critical to the design of novel therapeutics and the improvement of detection techniques. Insight into the genetic basis of resistance can also reveal drug design strategies for curtailing the spread of resistance and combatting multidrug-resistant organisms. This dissertation thesis concerns different thematic investigations, beginning with the...