Poynard du 2014 biomarqueurs

7 févr. 2012

LiverCenter

Marqueurs sanguins des lésions hépatiques

Thierry Poynard+

AP-HP Groupe Hospitalier Pitié Salpêtrière,UPMC Liver Center, Université Paris 6,

INSERM UMR S 938, Biopredictive France

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Biopsy=

Gold Standard

Biopsy=

0% False Positive0% False Negative

mardi 14 janvier 14

Serum Biomarker Imaging Biomarker

Geno-FibroTest

Choice Hepatologist

EpidemiologistGP

Aixplorer

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Viral necrosisActivity

Fibrosis Steatosis

AlcoholAsh

Nash

Liver Injury

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Too many subjects at risk of chronic liver disease (1.5 billions)

Serious adverse events of biopsy

Non-invasive alternatives to biopsy for staging

mardi 14 janvier 14

USA FIBROSIS ICEBERG IN 4 MILLIONS CHRONIC HEPATITIS C AND B

Biopsy: 1% (50 000 /yr)FibroTest: 1% (50 000 /yr)

No-biopsy: 99%3 Millions Chronic Hepatitis C1 Million Chronic Hepatitis B

IVS 2004mardi 14 janvier 14

FRANCE FIBROSIS ICEBERG IN 0.5 MILLION CHRONIC HEPATITIS C AND B

Biopsy: 2% (8 000 /yr)FibroTest: 10% (50 000/yr)

No-biopsy: 99% 0.5 Million0.25 Million Chronic Hepatitis C0.25 Million Chronic Hepatitis B

IVS 2004mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Fibrosis biomarkers: 23 years history

SJG 2008

n=100

n=1 million

mardi 14 janvier 14

Cirrhosis defined using biopsy or FibroTest score of more than 0.75

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Haptoglobin

Alpha2Macroglobulin

Apolipoprotein A1

Total Bilirubin

Gamma GT

In Situ In Serum: FibroTest

Imbert-Bismut, Lancet 2001

Liver Injury

Activated Stellate CellsFibrotic Matrix

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Rational of FibroTest:

• Alpha 2 macroglobulin: key protein for Collagenase metabolism

• Apolipoprotein A1 key protein for Collagen trapping

• Haptoglobin: key protein for binding Free Hemoglobin oxidant

• Total Bilirubin: specific marker of severe late Fibrosis

• Gamma Glutamyl Transpeptidase: sensitive marker of early Fibrosis

• No transaminases: to prevent inflammatory necrosis confusion (ActiTest)

• Proteomic has blindly proved the major diagnostic value of

• Apolipoprotein A1, A2M

• Haptoglobin

Paradis Cell Mol Biol 1996, Paradis Hepatology 1996, Mathurin Hepatology 1996, Imbert Bismut 2001, Langlois 2006, Watanabe 2009, Ho 2010

mardi 14 janvier 14

12

7 févr. 2012

FibroMAX: HCV-HBV-ALD-NAFLD

ActiTest

FibroTest SteatoTest

AshTest

NashTest

FibroMAX

7

mardi 14 janvier 14

Fouad et al Int J Gen Med

13

mardi 14 janvier 14

14

7 févr. 2012

But: savoir répondre à ce QCM:

Parmi les propositions suivantes concernant les performances de la biopsie (25 mm) pour le diagnostic de fibrose, lesquelles sont vraies ?

1. La biopsie se trompe moins d’une fois sur 4, pour l’estimation du stade de fibrose METAVIR

2. La biopsie a une meilleure performance que le FibroTest pour le diagnostic de fibrose intermédiaire (Stade F2 vs F1)

3. Une Aire sous la courbe ROC doit être supéreure a 0.80 pour un test diagnostique cliniquement interessant

4

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Period 1: 1991-2004 Optimistic

Looking for a fibrosis biomarker with accuracy > 90%

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Liver Injury

Serum biomarker Imaging biomarker

mardi 14 janvier 14

F4

F1

F0

Fibrotic Liver Disease

F2

F3

Hemorrhage Liver failure Cancer

FibroTest OK AUROC >80%

FibroTest OK FibroScan OKAUROC >80%

«Gray Zone»: Biopsy

Imbert Bismut 2001, Castera 2005mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Period 2: 2005-2009: Sceptic

Standard statistical methods were inappropriate

mardi 14 janvier 14

19

7 févr. 2012

•Sampling error Bedossa 2003

• Inter-observers variability Rousselet 2005

•Discordance studies Poynard 2004, Halfon 2006

•Prognostic studies Ngo 2006, Vergniol 2011

•Spectrum effect Poynard 2007, Lambert 2008

•Exceeding limits of biopsy Metha 2009

•Biopsy has a gray zone Poynard 2012

22

7 Key methodological issues:Biopsy is no more a perfect gold standard

mardi 14 janvier 14

Sampling error:AUROCs (F1 vs F2) of Biopsy vs Whole Liver according to length

Bedossa Hepatology 2003

AUROC 15 mm = 0.82AUROC 25 mm = 0.89

«We showed that with 25-mm long biopsy specimens, only 75% were scored correctly»

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

0

0,2250

0,4500

0,6750

0,9000

0,52

0,39 0,38 0,35

0,87

Kappa

F0 F1 F2 F3 F4

Inter-Observers variability:Biopsy has lower inter-observers concordance for intermediate stages

Rousselet, Hepatology 2005

mardi 14 janvier 14

22

7 févr. 2012

Discordances studies: independent endpoints

• 537 prospective cases

• 154 (29%) discordances FibroTest/Biopsy

• Error attributable

• To FibroTest: 2%

• To Biopsy: 18%

25

Poynard Clin Chem 2004, Halfon AJG 2006

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Meta-analysis of prognostic studies in different diseases7 publications and 21 assessmentsFibroTest (5 studies), APRI (5 studies), FIB4 (3 studies)

First author, year Disease Biomarker assessed with area under the ROC curve

Ngo, 2006 HCV FibroTest, APRI, Biopsy

Ngo, 2008 HBV FibroTest, APRI, Biopsy

Naveau, 2009 ALD FibroTest, APRI, FIB4, HepaScore, FibroMeter, Biopsy

Nunes, 2010 HCV APRI, FIB4

Parkes, 2010 Mixed ELF, Biopsy

Vergniol, 2011 HCV FibroTest, APRI, FibroScan, FIB4, Biopsy

de Ledinghen, 2013 HBV FibroTest, FibroScan, Biopsy

Poynard, Gastroenterol Hepatol 2011

mardi 14 janvier 14

Meta-analysis of the prognostic value of biomarkers vs biopsy

Survival without liver deaths

Poynard Gastroenterol Hepatol 2011

Only FibroTest has same prognostic value than biopsy

mardi 14 janvier 14

5 years prognostic value in chronic hepatitis B

de Ledinghen APT 2013mardi 14 janvier 14

Liver stiffness FibroTest

5 years prognostic value in chronic hepatitis C

Vergniol Gastroenterology 2011mardi 14 janvier 14

27

7 févr. 2012








29

3/7 key methodological issues not well understoodBiopsy is no more a perfect gold standard

mardi 14 janvier 14

F4

F1

F0


F2

F3

DANA=4

DANA=Difference between Advanced and non-advanced fibrosis stages

Obuchowski measure=AUROCs Pair-wise comparison between all stages

Black and White Spectrum

FibroTest AUROC=0.98

mardi 14 janvier 14

F4

F1

F0


F2

F3

DANA=1



Gray Spectrum


mardi 14 janvier 14

F4

F1

F0


F2

F3

DANA=2.5




Standard Spectrum

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Hazardous Tables due to Spectrum Effect (1)

Interpretation of AUROC Interpretation of AUROC Interpretation of AUROC

AUROC Score* Biopsy length FibroTest and Spectrum

0.90-1 Excellent F0 vs F4

0.80-0.90 Good 25 mm F1 vs F2 F01 vs F234

0.70-0.80 Fair 5 mm F1 vs F2 F0 vs F2

0.60-0.70 Poor 5 mm F0 vs F1 F1 vs F2

0.50-0.60 Fail

*Sebastiani CCLM 2011, Bedossa Hepatology 2003, Poynard Clin Chem 2007mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Hazardous Tables due to Spectrum Effect (October 2012)

Ochi Hepatology 2012

Real-time tissue elastography cut-off values by stage in the training set were 2.47 for F1, 2.67 for F2, 3.02 for F3, and 3.36 for F4. Usingthese cut-off values, the diagnostic accuracy of hepatic fibrosis in the validation set was 82.6%-96.0% in all stages.

The area under the receiver operating characteristic curve of elastic ratio better correlated than serum fibrosis markers in both early and advanced fibrosis stages.

Conclusion: Real-time tissue elastography is useful in evaluating hepatic fibrosis and PH in patients with NAFLD. (HEPATOLOGY 2012;1271-1278)

mardi 14 janvier 14

33

7 févr. 2012








29


mardi 14 janvier 14

Using 25 mm liver biopsy a perfect market cannot be validated

Black shading represents the set of conditions under which the AUROC values exceed what has already been observed

Metha J Hepatol 2009

mardi 14 janvier 14

35

7 févr. 2012

Exceeding limits of biopsy: >90% accuracy is impossible for advanced fibrosis

35

«Comparison of 8 diagnostic algorithms for liver fibrosis in hepatitis C: New algorithms are more precise and entirely non-invasive».

Boursier et al, Hepatology 2012

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Misleading presentation using biopsy as Gold-Standard

Boursier Hepatology 2012

Mathematically impossible with biopsy as «Gold Standard

mardi 14 janvier 14

37

7 févr. 2012








29


mardi 14 janvier 14

38

7 févr. 2012

Review of tests by Gebo, Hepatology 2002

« These panels of tests may have the greatest value in predicting fibrosis or cirrhosis »

« Biochemical tests were best at predicting no or minimal fibrosis, or at predicting advanced fibrosis/cirrhosis, and were poor at predicting intermediate levels of fibrosis »

37

mardi 14 janvier 14

FibroTest/FibroSure has a Gray Zone

mardi 14 janvier 14

Biopsy has a Gray Zone

mardi 14 janvier 14

mardi 14 janvier 14

42

7 févr. 2012

Review of fibrosis tests by Nguyen, Hepatology 2011

41

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Liver Biopsy Analysis Has a Low Level of Performance for Diagnosis of IntermediateStages of Fibrosis

The gray anatomy of 27,869 virtual biopsies and 6,500 patients

Poynard Clin Gastro Hepatol 2012Poynard, BMC 2005, J Hepatol 2011

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

The gray zone of liver biopsy: 27,864 virtual biopsies

Area Fibrosis (Log)

25 mm Liver Biopsies

Poynard Clin Gastro Hepatol 2012

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

The gray zone of liver biopsy: 27,864 virtual biopsies

Poynard Clin Gastro Hepatol 2012

Area Fibrosis (Log)

25 mm Liver Biopsies

mardi 14 janvier 14

Lower gray zone of FibroTest relative to biopsy

Lower gray zone F2vsF1 for FibroTest vs Biopsy

58% lower F2vsF1 vs F1vsF0 41% lower F2vsF1 vs F4vsF3.

Biopsyn=27,864

Fibrotestn=6500

Poynard Clin Gastro Hepatol 2012mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Biopsy is no more a perfect gold standard

FibroTest and Elastography have similar performance

2006: Approval Markers French Health Authorities HCV2011: Guidelines EASL 2011

mardi 14 janvier 14

14 janv. 2014

Biomarkers' recommendations at least FibroTest-Elastography in Guidelines

APASL EASL Canada AASLD

CHC yes yes yes no

CHB yes yes yes no

NAFLD yes yes - no

ALD yes no - no

Reference All; Liv Int 2009 J Hepatol 2011/ 2012/ 2011/ 2012 CJG 2012/2012 Hepatology

2009/2004/2003/2010

mardi 14 janvier 14

14 janv. 2014

Performances for cirrhosis diagnosis

FibroTest Fibrosure Transient elastography

AUROC 0.86 (0.71-0.92) 0.94 (0.93-0.95)

Applicability >95% 80 %

Afdhal, JVH Nov 2013Chou, Ann Int Med 2013

mardi 14 janvier 14

(c) BioPredictive 2008 - All Rights Reserved - No reproduction without written permission

Benefit/Risk must be evaluated for each change in the formula:

It takes time for one stable formula: the example of 360,000 FibroTest

mardi 14 janvier 14

High Risk False Positive Negative

5/954 (0.52%)


38/7494 (0.51%)

FibroTest Global Quality Estimates

High Risk False Positive Negative3349/345,695 (0.97%)


491/24,872 (1.97%)

FibroScan (Roulot et al 2008)>7.1 kPa= 12.6%: False Positives ?

Poynard BMC Gastro 2011, Roulot J Hepatol 2008

mardi 14 janvier 14

(c) BioPredictive 2008 - All Rights Reserved - No reproduction without written permission

One Test, One formula

360,000 FibroTest for Quality Control

Risk of False positive/negative of FibroTest

• Tertiary center: 1.97%

• HIV co-infection: 1.77%

• Sub-Saharan origin: 2.61%

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Which Fibrometer for patients with Hepatitis C ? Too many variants = Risk of false positive

FibroMeter Variant Year Components

FM-1G 2005 PLT, PI, AST, A2M, HA, Urea, Age

FM-2G V* 2008 + Gender

FM-3G 2008 Switch GGT/HA

FM-3G+ (CirrhoMeter) 2009 New formula for cirrhosis

FM-HICV 2010 AST, A2M, PI

CSF-Index 2011 Combined with LSM

SF-Index 2011 Combined with LSM

C-Index 2011 Combined with LSM

*ONLY one ( FM-2G V) is approved by Haute Autorité de Santé

PLT: platelet counts, PI prothrombin index, AST aspartate amino transferase, A2M alpha2 macroglobulin, HA hyaluronic acid

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Biopsy vs Serum markerMain advantages/disadvantages

Serum Marker FibroTest

Less accurate for intermediate stages

No grey zone relatively to biopsy

Fibrosis only ActiTest/SteatoTest

Delays result proprietary tests 1-48h

False positive/hemolysis/inflammation/Gilbert

Yes but 0.97% (3349/345695; 0.94-1.00)

Nguyen Hepatology, 2011 Poynard BMC Gastro 2011mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Period 3: 2010-----

Welcome in a world without perfect Gold Standard

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Gold Standard

25 mm Biopsy 0%False PositiveFalse Negative

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Truth in the Absence of

Gold Standard

25 mm Biopsy 25%False PositiveFalse Negative

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Area of fibrosis estimated by biopsy according to its length (mm) in subjects scoring METAVIR F0 (no fibrosis) on large surgical section.

Area of fibrosis >5.3%: 16.3% false positives 20mm biopsy for diagnosis of advanced fibrosis >16.5%: 0.3% false positives 20mm biopsy for diagnosis of cirrhosis.

Cirrhosis

Advanced fibrosis

Poynard J Hepatol 2012mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Poynard J Hepatol 2011

Truth

FibroTest FibroScan

5-30 mm Biopsy

ALT

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Distribution of 1893 subjects according to the 16 possible combinations of the 4 tests' results: presumed advanced fibrosis (present=1) or not (=0)

16 combinations of 4 tests results16 combinations of 4 tests results16 combinations of 4 tests results16 combinations of 4 tests results Number of subjectsNumber of subjects

FibroTest LSM ALT Biopsy Observed Expected by model

0 0 0 0 621 615.5

0 0 0 1 186 191.1

...

1 1 1 1 276 277.0

Poynard, J Hepatol 2011 mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

0

25

50

75

100

66 68

48 45

100

63

Reference Biopsy Reference Latent Class

FibroTest Se LSM Se Biopsie Se

Performance for Advanced Fibrosis: Sensitivity

The standard cutoffs: 0.48 FibroTest, 8.8 kPa Stiffness


7 févr. 2012

0

25

50

75

10085

8993 96

100

67


FibroTest Sp LSM Sp Biopsy Sp

Performance for Advanced Fibrosis: Specificity



7 févr. 2012

0

25

50

75

100

68

41

65

39

100

51


FibroTest Se LSM Se Biopsie Se

Performance for Cirrhosis: Sensitivity



7 févr. 2012

0

25

50

75

10089 87

95 93100

95


FibroTest Sp LSM Sp Biopsy Sp

Performance for Cirrhosis: Specificity

The standard cutoffs: for cirrhosis 0.74 for FibroTest, and 14.5 kilo-Pascal for stiffness (LSM)


mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

0%

25%

50%

75%

100%99

47

97

46

99

61

99

61

97

54

98

64

Specificity Sensitivity

SWE Fibrotest 1 TE-M Fibrotest 2 TE-XL FibroTest 3

Poynard, J Hepatol 2013

Performances for diagnosis of Cirrhosis (HCV, HBV, NAFLD, ALD)of FibroTest, and Elastography: Transient M-XL probes and Share Wave

Latent Class Model: Best model for FibroTest with TE-XL or SWE (Likelihood ratio test 5.5, 6.9)

n = 322 simultaneous reliable tests

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Period 3: 2010-----

Improving serum biomarker

mardi 14 janvier 14

mardi 14 janvier 14

70

7 févr. 2012

HCV-GenoFibroTest: Liver injury, Virus Resistance, Host Genes for treatment Response and Tolerance

88

ActiTest

FibroTest SteatoTest

IL28B

HCV-GenoFibroTest

Viral Load

Viral Resistance

ITPA

UGT1A1

Genotype

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Period 3: 2010-----

Combining serum and imaging biomarkers

mardi 14 janvier 14

mardi 14 janvier 14

73

7 févr. 2012

• 11 Published studies

• n=2,260

• Standardized AUROC

• Advanced Fibrosis

• 0.89 (0.84-0.95)

Friedrich Rust et al Gastroenterology 2008, Poynard et al SJG 2008

79

Elastography

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Oliveri WJG 2008

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Pitfalls of Fibroscan

3.1% Failures and Unreliable results 15.8%

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Choice of FibroScan Cutoffs

Castera 2005, Ketanneh 2007Roulot 2008

For F2: 7.1 or 8.8 kPa ? Patients: false negatives ?Low negative predictive value

Healthy volunteers: 7.1 kPa 12.6% false positives ?

For screening 7.1 kPa ?

For patients 8.8 kPa ?

No rationale for changing cutoff according to liver disease

F2 8.8 kPa F4 14.5 kPa

F4 0.73

F2 0.48

Poynard PlosOne 2008mardi 14 janvier 14

A la ParisienneFibrotestFirst Line

If not interpretableBiopsy

FibroTest ActiTest

If not interpretableFibroscan

98%

<1%

2%

Prevalence

mardi 14 janvier 14

Serum biomarker

FibroTest

Imaging biomarker

FibroScan

Elasto-FibroTest

Poynard, CRHG 2012mardi 14 janvier 14

79

7 févr. 2012

Elasto-FibroTest®

•1289 patients with CHC and 604 healthy volunteers

•Appropriate methods

•Obuchowski measures

•Methods without Gold Standard

66

Poynard, CRHG 2012

mardi 14 janvier 14

80

7 févr. 2012

Elasto-FibroTest® 1289 patients with CHC and 604 healthy volunteers

•For the diagnosis of cirrhosis Elasto-FibroTest has significantly higher performances than FibroTest or Fibroscan alone.

•For the diagnosis of advanced fibrosis (F234) no improvement in performance has been observed vs FibroTest alone, when a method without gold standard was used.

67

Poynard, CRHG 2012

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Poynard, CRHG 2012mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Period 4: 2014-----

Simplifier le quotidien des cliniciens

mardi 14 janvier 14

F4.1

F1

F0

F2

F3

7 Stages Presumed by Biomarkers

Decompensated

F4.2

F4.3

Varices

FibroTest

0.48

0.74

0.850.95

TE

7.1

9.5

2050

Poynard J Hepatol 2014mardi 14 janvier 14

(c) BioPredictive 2012 - All Rights Reserved - No reproduction without written permission Bio Predictive

BioChimie

FibroScan

AixPlorer

Anti-Fibrosis Platform

Base BAF

Réseau BAF

Consultation

Borne Salle Attente

Chercheur

Opérateur BAFL’opérateur du BAF, a directement accès à la base pendant le bilan.

BioPredictive

mardi 14 janvier 14

hepatoday.commardi 14 janvier 14

hepatoday.commardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Epilogue Universitaire

Résultat du QCM

mardi 14 janvier 14

88

7 févr. 2012

1. La biopsie de 25 mm se trompe moins d’une fois sur 4, pour l’estimation du stade de fibrose : Faux c’est bien 25%

4

«We showed that with 25-mm long biopsy specimens, only 75% were scored correctly»

Bedossa, Hepatology 2003

mardi 14 janvier 14

89

7 févr. 2012

2. La biopsie a une meilleure performance que le FibroTest pour le diagnostic de fibrose intermédiaire (Stade F2 vs F1) : Faux

4

« Liver Biopsy Analysis Has a Low Level of Performance for Diagnosis of Intermediate Stages of Fibrosis»

Poynard, CGH 2012

mardi 14 janvier 14

90

7 févr. 2012

3. Une Aire sous la courbe ROC doit être supéreure a 0.80 pour un test diagnostique cliniquement interessant Faux

4

« AUROC analysis led to discordant results depending onhow the fibrosis stages were grouped together.

We recommend the Obuchowski measure...»

Poynard, Clin Chem 2007, Lambert, Clin Chem 2008

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

Epilogue de Recherche Clinique

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

«Despite ductular proliferation vanishing and lobular zonation restoration, portal inflammation and sinusoidal capillarization may not regress after viral eradication. (HEPATOLOGY 2012;56:532-543)»

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

mardi 14 janvier 14

7 févr. 2012

mardi 14 janvier 14

F4

F1

F0

France: 12,000,000 at Risk100%

5%

Death 15,000/year0.1%

Biomarker10% F2

F3

mardi 14 janvier 14

Health & Medicine

Poynard du 2014 biomarqueurs