Global gene expression profiling of oral cavity cancers suggests molecular heterogeneity within anatomic subsites

Abstract Background Oral squamous cell carcinoma (OSCC) is a frequent neoplasm, which is usually aggressive and has unpredictable biological behavior and unfavorable prognosis. The comprehension of the molecular basis of this variability should lead to the development of targeted therapies as well as to improvements in specificity and sensitivity of diagnosis. Results Samples of primary OSCCs and their corresponding surgical margins were obtained from male patients during surgery and their gene expression profiles were screened using whole-genome microarray technology. Hierarchical clustering and Principal Components Analysis were used for data visualization and One-way Analysis of Variance was used to identify differentially expressed genes. Samples clustered mostly according to disease subsite, suggesting molecular heterogeneity within tumor stages. In order to corroborate our results, two publicly available datasets of microarray experiments were assessed. We found significant molecular differences between OSCC anatomic subsites concerning groups of genes presently or potentially important for drug development, including mRNA processing, cytoskeleton organization and biogenesis, metabolic process, cell cycle and apoptosis. Conclusion Our results corroborate literature data on molecular heterogeneity of OSCCs. Differences between disease subsites and among samples belonging to the same TNM class highlight the importance of gene expression-based classification and challenge the development of targeted therapies.

We are grateful to the authors of microarray datasets GEO GSE3524 and ArrayExpress TABM302. The GENCAPO group acknowledges the financial support from Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo/FAPESP (Grants 04/120549 and 04/140291) and Associação Beneficente Alzira Denise Hertzog Silva/ABADHS, and the researcher fellowships from Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Instituto Israelita de Ensino e Pesquisa Albert Einstein, and The Ludwig Institute for Cancer Research.

We are grateful to the authors of microarray datasets GEO GSE3524 and ArrayExpress TABM302. The GENCAPO group acknowledges the financial support from Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo/FAPESP (Grants 04/12054-9 and 04/14029-1) and Associação Beneficente Alzira Denise Hertzog Silva/ABADHS, and the researcher fellowships from Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Instituto Israelita de Ensino e Pesquisa Albert Einstein, and The Ludwig Institute for Cancer Research.

We also thank to the Head and Neck Genome Project GENCAPO members for data collection, study design, comments on the draft: Cury PM, Frizzera APZ (Departamento de Patologia, Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto); de Carvalho MB, Silva AMA, Amar A, Barbieri RB, Bastos AU, CarvalhoNeto PB, Casemiro AF, Chedid H, Chiappini PBO, Correia LA, Costa ACW, Curioni OA, Franzi SA, Gazito D, Gutierres AP, Lehn CN, Martins AE, Mercante AMC, Porsani AF, Rapoport A, Rossi L, Santos M, Souza TB, Takamori JT (Hospital Heliópolis, São Paulo); DiasNeto E, Ojopi EPB, Dias THG (Departamento e Instituto de Psiquiatria, Faculdade de Medicina, USP, São Paulo); Figueiredo DLA, Mamede RCM (Serviço de Cirurgia de Cabeça e Pescoço, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP); Fukuyama EE, GóisFilho JF, Cerione M, Cicco R, Settani F, Valentim PJ, Yamagushi F, Cominato ML, Mendes GS, Paiva R, Silva MJ (Serviço de Cirurgia de Cabeça e Pescoço, Instituto do Câncer Arnaldo Vieira de Carvalho, São Paulo); Leopoldino AM, Silva FAM (Departamento de Análises Clínicas, Toxicológicas e Bromatológicas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto, USP); MichaluartJunior P, Moyses RA, Arap SS, Araújo NSS, AraújoFilho V, Brandão LG, Cernea CR, Durazzo M, Ferraz AR, Gallo J, Guimarães PEM, Magalhães RP, Montenegro FLM, SilvaFilho GB, Smith RB, Stabenow E, Tavares MR, Turcano R, Volpi EM, Ramos O, Silva C (Departamento de Cirurgia de Cabeça e Pescoço, Faculdade de Medicina, USP, São Paulo); MoreiraFilho CA (Departamento de Pediatria, Faculdade de Medicina, USP, São Paulo); Nóbrega FG, Nóbrega MP, Canto AL, Macarenco R, Meneses C, Correa PMS, Bogossian AP (Departamento de Biociências e Diagnóstico Bucal, Faculdade de Odontologia, UNESP, São José dos Campos); Nunes FD, Souza SCOM, Rodini CO, Xavier FCA (Departamento de Estomatologia, Faculdade de Odontologia, USP, São Paulo); Okamoto OK (Departamento de Neurologia e Neurocirurgia, UNIFESP, São Paulo); Serafini LN (Departamento de Patologia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP); Severino P (Instituto de Ensino e Pesquisa Albert Einstein, São Paulo); Silva Jr WA, Brandão RM, Kaneto CM, Pinheiro DG, Santos ARD, Silva IT, Tarlá MVC (Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP); Silveira NJF (Ciências da Computação, UNIVAP, São José dos Campos); Tajara EH, RodriguesLisoni FC, Rodrigues RV, Polachini GM, Vidotto A, Cunha BR, CarmonaRaphe J (Departamento de Biologia Molecular, Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto;); WünschFilho V, Costa A, Figueiredo RO, Fortes CS, Inamine R, López RVM, Rodrigues AN (Departamento de Epidemiologia, Faculdade de Saúde Pública, USP, São Paulo); Zago MA (Departamento de Clínica Médica, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP); SP, Brazil.

We also thank to the Head and Neck Genome Project GENCAPO members for data collection, study design, comments on the draft: Cury PM, Frizzera APZ (Departamento de Patologia, Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto); de Carvalho MB, Silva AMA, Amar A, Barbieri RB, Bastos AU, Carvalho-Neto PB, Casemiro AF, Chedid H, Chiappini PBO, Correia LA, Costa ACW, Curioni OA, Franzi SA, Gazito D, Gutierres AP, Lehn CN, Martins AE, Mercante AMC, Porsani AF, Rapoport A, Rossi L, Santos M, Souza TB, Takamori JT (Hospital Heliópolis, São Paulo); Dias-Neto E, Ojopi EPB, Dias THG (Departamento e Instituto de Psiquiatria, Faculdade de Medicina, USP, São Paulo); Figueiredo DLA, Mamede RCM (Serviço de Cirurgia de Cabeça e Pescoço, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP); Fukuyama EE, Góis-Filho JF, Cerione M, Cicco R, Settani F, Valentim PJ, Yamagushi F, Cominato ML, Mendes GS, Paiva R, Silva MJ (Serviço de Cirurgia de Cabeça e Pescoço, Instituto do Câncer Arnaldo Vieira de Carvalho, São Paulo); Leopoldino AM, Silva FAM (Departamento de Análises Clínicas, Toxicológicas e Bromatológicas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto, USP); Michaluart-Junior P, Moyses RA, Arap SS, Araújo NSS, Araújo-Filho V, Brandão LG, Cernea CR, Durazzo M, Ferraz AR, Gallo J, Guimarães PEM, Magalhães RP, Montenegro FLM, Silva-Filho GB, Smith RB, Stabenow E, Tavares MR, Turcano R, Volpi EM, Ramos O, Silva C (Departamento de Cirurgia de Cabeça e Pescoço, Faculdade de Medicina, USP, São Paulo); Moreira-Filho CA (Departamento de Pediatria, Faculdade de Medicina, USP, São Paulo); Nóbrega FG, Nóbrega MP, Canto AL, Macarenco R, Meneses C, Correa PMS, Bogossian AP (Departamento de Biociências e Diagnóstico Bucal, Faculdade de Odontologia, UNESP, São José dos Campos); Nunes FD, Souza SCOM, Rodini CO, Xavier FCA (Departamento de Estomatologia, Faculdade de Odontologia, USP, São Paulo); Okamoto OK (Departamento de Neurologia e Neurocirurgia, UNIFESP, São Paulo); Serafini LN (Departamento de Patologia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP); Severino P (Instituto de Ensino e Pesquisa Albert Einstein, São Paulo); Silva Jr WA, Brandão RM, Kaneto CM, Pinheiro DG, Santos ARD, Silva IT, Tarlá MVC (Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP); Silveira NJF (Ciências da Computação, UNIVAP, São José dos Campos); Tajara EH, Rodrigues-Lisoni FC, Rodrigues RV, Polachini GM, Vidotto A, Cunha BR, Carmona-Raphe J (Departamento de Biologia Molecular, Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto;); Wünsch-Filho V, Costa A, Figueiredo RO, Fortes CS, Inamine R, López RVM, Rodrigues AN (Departamento de Epidemiologia, Faculdade de Saúde Pública, USP, São Paulo); Zago MA (Departamento de Clínica Médica, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP); SP, Brazil.