Kanamycyna to antybiotyk, który zabija niektóre gatunki bakterii. Bakterie szybko się rozmnażają i są zdolne do szybkiej mutacji, co może wytworzyć nowe bakterie, które nie są podatne na działanie antybiotyku. W przypadku oporności na kanamycynę problem ten pogłębia się, ponieważ oporność bakterii na pokrewne antybiotyki może również nadawać pewną oporność na kanamycynę.
Grupa antybiotyków aminoglikozydowych obejmuje kanamycynę oraz substancje takie jak gentamycyna i streptomycyna. Ta grupa antybiotyków atakuje szeroką gamę patogenów bakteryjnych. Ich sposób działania polega na zakłócaniu syntezy białek w komórce bakteryjnej. Robią to, przyklejając się do struktury znanej jako rybosom 30S, która pomaga budować nici białkowe.
Zablokowanie rybosomu 30S zapobiega wytwarzaniu przez bakterię białek potrzebnych do przeżycia i wzrostu. Powoduje również, że komórka zużywa białka wytwarzające energię, które nie są przydatne. Kanamycyna sprawia również, że błona komórki jest mniej wytrzymała, co jest szkodliwe dla bakterii.
Bakterie namnażają się bardzo szybko i mogą występować w dużych ilościach. Populacja bakterii może różnić się składem genetycznym, a zatem potencjalnymi celami dla antybiotyków. Jeśli zarażona osoba zażyje antybiotyk, lek ten może zabić wszystkie podatne bakterie i pozostawić za sobą bakterie, które mają szczególną odporność na ten antybiotyk. Mogą one następnie ponownie wymknąć się spod kontroli i być odporne na ten sam antybiotyk.
Przykłady infekcji bakteryjnych, które mogłyby być leczone kanamycyną obejmują zakażenia Escherichia coli, Serratia marcescens i Mycobacterium tuberculosis. W przypadku gruźlicy, która jest zwykle oporna na kilka leków, kanamycyna jest lekiem drugiego rzutu i jest przepisywana dopiero po niepowodzeniu początkowego leczenia. Jest zwykle przyjmowany w połączeniu z innymi lekami w celu zwiększenia skuteczności leczenia w przypadku, gdy patogen ma oporność na kanamycynę.
Geny i mutacje są przyczyną oporności na kanamycynę. Bakteria może naturalnie być oporna na lek. Jednym z takich przykładów jest gen nptII, który występuje naturalnie w bakteriach i który wytwarza enzym hamujący działanie kanamycyny w komórce bakteryjnej. Ten rodzaj naturalnej odporności przechodzi z pokolenia na pokolenie bakterii.
Różne bakterie mogą również otrzymać gen oporności na kanamycynę w sposób poziomy. Wirus bakteryjny, który wcześniej zainfekował jedną komórkę, może przypadkowo pobrać gen z tej komórki i przenieść go do innej komórki. Bakterie mogą również przekazywać sobie nawzajem małe pakiety materiału genetycznego w małych kręgach DNA, znanych jako plazmidy. Czasami komórka po prostu pobiera luźne geny z uszkodzonych komórek w środowisku.