GLOBAL COAGULATION ASSAYS AND HEMOPHILIA ARTHROPATHY SCORES FOR MONITORING EMICIZUMAB PROPHYLAXIS IN PATIENTS WITH HEMOPHILIA A

Background: Non-replacement therapies are emerging as valuable treatments in hemophilia patients. However, despite promising findings, there is no monitoring technique. The first non-replacement product to be approved for people with severe hemophilia A (HA) was emicizumab. Despite its remarkable efficacy in the reduction of bleeding rate, some patients still suffer from spontaneous joint hemorrhages and no objective method able to monitor drug efficacy or to stratify patient's hemorrhagic risk is available. Objectives: To perform a comprehensive investigation of two global coagulation assays, namely non-activated thromboelastography (NATEM) and thrombin generation assay (TGA) in their ability to monitor the effects of emicizumab therapy and their ability to correlate with the bleeding phenotype. The clinical and instrumental assessment of joint involvement was evaluated as well. Methods: All HA patients on emicizumab prophylaxis referring to our Centre were enrolled in a prospective study (from the 1st of January 2021 to the 1st of October 2022). TGA was assessed according to Hemker with a homemade method upon addition of tissue-factor (1pM) to plasma and synthetic phospholipids (1µM). Emicizumab concentration was measured by the modified calibrated one stage FVIII assay. NATEM was performed in citrated whole blood within 30 minutes from sampling, after addition of CaCl2 (100mM). Plasma levels of the prothrombin fragment F1+2, a reliable marker of in vivo thrombin generation, were measured with an ELISA (Enzygnost F1+2; Siemens Healthcare Diagnostics). A trained physiotherapist collected the hemophilia joint health score (HJHS), based on the physical examination on six index joints (elbow, knee and ankle pairs) and an expert rheumatologist performed the hemophilia early arthropathy detection ultrasound (HEAD-US) score. Spearman’s Rho correlation coefficient was used to assess the association between the variables. Then a Cox proportional hazards model was used to evaluate the association between each laboratory parameter with the bleeding outcome (annualized bleeding rate [ABR]). A model capable of predicting the spontaneous bleeding risk was investigated with ROC analysis. Results: Thirty-eight patients with HA on emicizumab prophylaxis were enrolled, 36 adults and two children. Of these, 26 started emicizumab during the study and 12 were already on maintenance at study entry. The reported median total ABR throughout the study was 0.70 (95%CI 0.51 - 0.89). In particular, the median post-traumatic ABR was 0.34 (95%CI 0.21 - 0.47) and the median spontaneous joint ABR was 0.30 (95%CI 0.18 - 0.43). Nine out of the 38 patients developed spontaneous joint bleeding. Correlations between global coagulation assays and emicizumab plasma concentration were assessed. The endogenous thrombin potential was increased after emicizumab treatment but still lower than the normal range, in association with an increased in vivo thrombin generation, as indicated by increased F1+2 plasma levels. TGA parameters (namely peak thrombin, time to peak and velocity index) showed differences between patients with or without spontaneous bleeding, while NATEM parameters and F1+2 levels did not. ROC analysis revealed that the total synovitis and HEAD-US scores were predictive parameters of developing spontaneous joint bleeding (AUC 0.85). Conclusion: Patients on emicizumab prophylaxis demonstrated an increased thrombin generation both as potential and actual. Global coagulation assays could represent promising tools for monitoring emicizumab therapy and the degree of hemophilic arthropathy might help predicting the spontaneous joint bleeding risk.

Introduzione: Le terapie non sostitutive stanno emergendo come valido trattamento nei pazienti affetti da emofilia. Tuttavia, nonostante i risultati promettenti, non esiste una tecnica di monitoraggio. La prima terapia non sostitutiva approvata per il trattamento dei pazienti affetti da emofilia A grave (HA) è stato emicizumab. Nonostante la sua notevole efficacia nella riduzione del tasso di sanguinamento, alcuni pazienti soffrono ancora di emartri spontanei e non è ad oggi disponibile un metodo di laboratorio in grado di monitorare l'efficacia del farmaco o di stratificare i pazienti per il rischio emorragico. Obiettivi: Effettuare un'indagine completa su due test di coagulazione globale, ovvero la tromboelastografia non attivata (NATEM) e il test di generazione della trombina (TGA), per quanto riguarda la loro capacità di monitorare gli effetti della terapia con emicizumab e la loro capacità di correlarsi al fenotipo di sanguinamento. Anche il coinvolgimento articolare (il grado di artropatia emofilica) è stata valutata con un modello di previsione degli emartri spontanei. Metodi: Tutti i pazienti affetti da HA in profilassi con emicizumab afferenti al nostro centro sono stati arruolati in uno studio prospettico (dal primo gennaio 2021 al primo ottobre 2022). La TGA è stata valutata secondo Hemker con un metodo home-made con l'aggiunta di fattore tissutale (1pM) al plasma e fosfolipidi sintetici (1µM). La concentrazione di emicizumab è stata misurata con il metodo one-stage per FVIII modificato e calibrato. Il NATEM è stato eseguito in sangue intero citrato entro 30 minuti dal prelievo, dopo l'aggiunta di CaCl2 (100mM). I livelli plasmatici del frammento di protrombina F1+2, un marcatore affidabile della generazione di trombina in vivo, sono stati misurati con un ELISA (Enzygnost F1+2; Siemens Healthcare Diagnostics). Un fisioterapista esperto ha raccolto lo score clinico di salute articolare dell'emofilia (HJHS score), basato sull'esame fisico di sei articolazioni indice (gomiti, ginocchia e caviglie) e un reumatologo esperto ha raccolto lo score ecografico che attesta l’artropatia emofilica sulle medesime articolazioni (HEAD-US score). Il coefficiente di correlazione Rho di Spearman è stato utilizzato per valutare l'associazione tra le variabili. Quindi è stato utilizzato un modello di Cox per valutare l'associazione tra ciascun parametro di laboratorio e l'esito del sanguinamento (tasso di sanguinamento annualizzato [ABR]). Con l'analisi ROC è stato studiato un modello in grado di prevedere il rischio di sanguinamento spontaneo. Risultati: Sono stati arruolati trentotto pazienti con HA in profilassi con emicizumab, 36 adulti e due bambini. Di questi, 26 hanno iniziato emicizumab durante lo studio e 12 erano già in fase di mantenimento all'ingresso nello studio. L'ABR totale mediano riportato nel corso dello studio è stato di 0,70 (95%CI 0,51 - 0,89). In particolare, l'ABR mediano post-traumatico è stato di 0,34 (95%CI 0,21 - 0,47) e l'ABR degli emartri spontanei è stato di 0,30 (95%CI 0,18 - 0,43). Nove dei 38 pazienti hanno sviluppato un'emorragia articolare spontanea. Sono state valutate le correlazioni tra i test di coagulazione globale e la concentrazione plasmatica di emicizumab. Il potenziale trombinico endogeno è risultato aumentato dopo il trattamento con emicizumab, ma ancora inferiore al range di normalità, in associazione a un'aumentata generazione di trombina in vivo, come indicato dall'aumento dei livelli plasmatici di F1+2. I parametri del TGA (il picco di trombina, il tempo al picco e l'indice di velocità) hanno evidenziato differenze tra i pazienti con o senza emorragia spontanea, mentre i parametri NATEM e i livelli di F1+2 non hanno mostrato differenze. L'analisi ROC ha rivelato che i punteggi di sinovite e HEAD-US sono parametri predittivi dello sviluppo di emorragie articolari spontanee (AUC 0,85). Conclusioni: I pazienti sottoposti a profilassi con emicizumab hanno dimostrato un aumento della generazione di trombina sia potenziale che reale. I test di coagulazione globale potrebbero rappresentare strumenti promettenti per il monitoraggio della terapia con emicizumab e il grado di artropatia potrebbe aiutare a prevedere il rischio di sanguinamento articolare spontaneo.