Biomarker candidates for the detection of an infectious etiology of febrile neutropenia.
OBJECTIVE
Infections and subsequent septicemia are major complications in neutropenic patients with hematological malignancies. Here, we identify biomarker candidates for the early detection of an infectious origin, and monitoring of febrile neutropenia (FN).


METHODS
Proteome, metabolome, and conventional biomarkers from 20 patients with febrile neutropenia without proven infection (FNPI) were compared to 28 patients with proven infection, including 17 patients with bacteremia.


RESULTS
Three peptides (mass to charge ratio 1017.4-1057.3; p-values 0.011-0.024), six proteins (mass to charge ratio 6881-17,215; p-values 0.002-0.004), and six phosphatidylcholines (p-values 0.007-0.037) were identified that differed in FNPI patients compared to patients with infection or bacteremia. Seven of these marker candidates discriminated FNPI from infection at fever onset with higher sensitivity and specificity (ROC-AUC 0.688-0.824) than conventional biomarkers i.e., procalcitonin, C-reactive protein, or interleukin-6 (ROC-AUC 0.535-0.672). In a post hoc analysis, monitoring the time course of four lysophosphatidylcholines, threonine, and tryptophan allowed for discrimination of patients with or without resolution of FN (ROC-AUC 0.648-0.919) with higher accuracy compared to conventional markers (ROC-AUC 0.514-0.871).


CONCLUSIONS
Twenty-one promising biomarker candidates for the early detection of an infectious origin or for monitoring the course of FN were found which might overcome known shortcomings of conventional markers.
Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik, Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.
Martin E
ME
Richter
Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik, Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.
Sophie
S
Neugebauer
Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik, Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.
Falco
F
Engelmann
Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|Zentrum für Infektionsmedizin und Krankenhaushygiene, Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|Klinik für Innere Medizin IV (Gastroenterologie, Hepatologie, Infektiologie), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.
Stefan
S
Hagel
Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.
Katrin
K
Ludewig
Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|Klinik für Innere Medizin II, Abt. Hämatologie und Intern. Onkologie, Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.
Paul
P
La Rosée
Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|Klinik für Innere Medizin II, Abt. Hämatologie und Intern. Onkologie, Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|4. Medizinische Klinik (Hämatologie und internistische Onkologie, Hämostaseologie), HELIOS Klinikum Erfurt, Nordhäuser Straße 74, 99089, Erfurt, Germany.
Herbert G
HG
Sayer
Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|Klinik für Innere Medizin II, Abt. Hämatologie und Intern. Onkologie, Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.
Andreas
A
Hochhaus
Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|Klinik für Innere Medizin II, Abt. Hämatologie und Intern. Onkologie, Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.
Marie
M
von Lilienfeld-Toal
Leibniz Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie, Hans-Knöll-Institut, Adolf-Reichwein-Straße 23, 07745, Jena, Germany.
Tom
T
Bretschneider
Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany.|Institut für Medizinische Informatik, Statistik und Epidemiologie, Universität Leipzig, Härtelstraße 16-18, 04107, Leipzig, Germany.
Christine
C
Pausch
Institut für Medizinische Informatik, Statistik und Epidemiologie, Universität Leipzig, Härtelstraße 16-18, 04107, Leipzig, Germany.
Christoph
C
Engel
Zentrum für Klinische Studien, Universitätsklinikum Jena, Salvador-Allende-Platz 27, 07747, Jena, Germany.
Frank M
FM
Brunkhorst
Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik, Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany. michael.kiehntopf@med.uni-jena.de.|Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (CSCC), Universitätsklinikum Jena, Erlanger Allee 101, 07747, Jena, Germany. michael.kiehntopf@med.uni-jena.de.
Michael
M
Kiehntopf
D000328:Adult; D000368:Aged; D000369:Aged, 80 and over; D015415:Biomarkers / Q000097:blood*; D003141:Communicable Diseases / Q000175:diagnosis*; D042241:Early Diagnosis; D064147:Febrile Neutropenia / Q000175:diagnosis*; D005260:Female; D019337:Hematologic Neoplasms / Q000150:complications; D006801:Humans; D008297:Male; D008875:Middle Aged; D012680:Sensitivity and Specificity; D055815:Young Adult
D015415:Biomarkers
Biomarkers; Febrile neutropenia; Infection; Metabolome; Proteome