Transcriptome Analysis of Oral Cavity Tumors: New Biomarkers

Trabalho de Projeto do Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica apresentado à Faculdade de Ciências e TecnologiaOral Squasmous Cell Carninomas (OSCCs) constitute a subgroup of Head and Neck Cancer (HNC) , with high incidence rates worldwide. It is an aggressive disease and, sometimes, lethal, with a 5-year survival rate of 50-60%. This type of tumor is often diagnosed at relatively late stages and the response to therapy does not show encouraging results, demonstrating high recurrence rates. In order to improve the classification and the selection of the treatment, it is necessary to discover newbiomarkers, that allow a better conduction of the treatment, with repercussion onsurvival rates and life quality of the patients.For this project were selected 48 patients from the Maxillofacial Surgery Unit of theCoimbra Hospital and University Centre, EPE, Portugal. Tumoral samples from thispatients were collected, and after the RNA extraction, microarray was performed.With the aim of obtaining the most significant variables for this study, statisticalmethods were used. Bioinformatic and statistical tools were applied to evaluatedifferential expression among the genes from each patient, with the purpose of identifying potential prognose biomarkers, in the scope of metastases development. The selected genes were subsequently submitted to survival analysis, with the intention of investigating the effect of over-expression of each gene in the mean survival time of the patients.Four potential biomarkers were obtained in the ambit of expression in metastasesdevelopment: APOL4, NREP, IL3RA and PCNT. These genes were tested using classification routines as Random Forest, Logistic Regression and Support VectorMachine (SVM), allowing the study and comparison of their performance. With survival analysis, it was possible to identify the over expression consequences of these four genes. Based on comparisons with the group of patients that show normal expression, the over expression of NREP and PCNT is related to a decrease in the survival time of 1 year, and 1 year and 4 months, respectively, for the group of patients with expression alterations.O Carcinoma Epidermóide da Cavidade Oral (CECO), faz parte do grande grupo de Cancros de Cabeça e Pescoço (CCP) tendo uma incidência bastante elevada a nível mundial. Constitui uma doença agressiva e muitas vezes letal, com uma taxa de sobrevivência a 5 anos após o diagnóstico de aproximadamente 50% a 60%. Geralmente, o diagnóstico é tardio e a resposta aos tratamentos não costuma apresentar resultados satisfatórios, existindo uma elevada taxa de recorrência da doença. De modo a melhorar a classificação e a escolha do tratamento é necessário encontrar novos biomarcadores que permitam direcionar mais a terapêutica com repercussão na sobrevivência e qualidade de vida dos doentes.Para o presente trabalho foram selecionados 48 doentes da Unidade de Cirurgia Maxilofacial do Centro Hospitalar da Universidade de Coimbra, EPE, Portugal. Foramrecolhidas amostras tumorais destes doentes, que após extração de RNA, foram submetidas à tecnologia de microarray de expressão. Utilizaram-se métodos estatísticos para a determinação das variáveis mais significativas para o estudo. Recorrendo a procedimentos estatísticos e bioinformáticos, foi avaliada a expressão diferencial dos genes de cada amostra, de forma a encontrar biomarcadores de prognóstico, no âmbito do desenvolvimento de metástases. Os genes encontrados foram posteriormente submetidos a análise de sobrevivência, de forma a averiguar o efeito da sobre-expressão de cada um, no tempo médio de vida dos doentes.Foram obtidos quatro possíveis biomarcadores, no âmbito da expressão, para o desenvolvimento de metástases: APOL4, NREP, PCNT e IL3RA. Estes genes foram testados com rotinas de classificação de Random Forest, Regressão Logística e Support Vector Machine (SVM), permitindo o estudo e comparação do seu desempenho. A análise de sobrevivência permitiu identificar a consequência para o tempo médio de vida dos doentes, da sobre-expressão destes quatro genes candidatos a biomarcadores. A sobre-expressão destes genes parece estar associada à diminuição do tempo médio de sobrevivência. Por comparação com o grupo de doentes que possui expressão considerada normal, a sobre-expressão de NREP e PCNT, está relacionada com a diminuição do tempo médio de vida em 1 ano e 1 ano e 4 meses, respetivamente, para o grupo de doentes com esta alteração na expressão