胶质母细胞瘤是最常见的和攻击性的原发性脑肿瘤。完整切除所述的肿瘤是不可能的，由于它的高度侵入性的性质。尽管手术后放疗和化疗相结合的综合疗法可以延长生存期，但预后仍然很差，化疗是导致胶质母细胞瘤患者生存率低的因素之一。因此迫切需要找到克服化学抗性的新策略来治疗人胶质母细胞瘤。多种机制包括过表达的药物外排转运体泵，例如糖蛋白，增强修复活性癌症干细胞和调节异常的细胞凋亡，似乎参与在发展的肿瘤细胞的耐药性。这些化学抗性特性起源于肿瘤细胞内的变化，但现在有证据表明肿瘤微环境也影响化学敏感性。肿瘤病变不仅包含肿瘤细胞，还包含不同基质细胞的混合物。基质细胞包括构成血管的内皮细胞和来自渗入肿瘤的血流中的炎性细胞。肿瘤微环境由这些基质细胞组成是癌症生物学的一个特征。肿瘤微环境已被研究多年。在胶质母细胞瘤中，肿瘤微环境中癌症的进展已经很好地研究，并且它可以是在抗癌治疗有希望的靶点。
　　 许多研究表明在共培养星形胶质细胞，胶质母细胞瘤细胞响应少化疗。星形胶质细胞引起的保护作用需要与肿瘤细胞直接接触，而分离星形胶质细胞和胶质瘤细胞的腔可以完全消除这种保护作用。染料转移测定证实人星形胶质细胞和神经胶质瘤细胞系之间存在功能性间隙连接。在相邻细胞之间许多参与细胞存活和死亡的信号可以通过间隙连接传递。据报道，星形胶质细胞和胶质瘤细胞之间的异种细胞间隙连接通道有助于肿瘤侵袭。连接蛋白是间隙连接的主要结构，还显示通道依赖性和通道非依赖性机制，并且在神经胶质瘤中表现出相反的细胞凋亡功能。评论中提供了更多细节。对这些矛盾结果的一种解释是间隙连接在不同细胞类型之间的功能是不同的。例如胶质瘤连接促进神经胶质瘤的侵袭，而胶质瘤细胞之间的间隙连接则起反作用。已显示胶质瘤星形胶质细胞间隙连接通过介导信号传导来调节胶质瘤侵袭行为。在最近的一项研究中发现从星形胶质细胞到转移性肺肿瘤细胞的细胞间转移诱导了对化疗的抗性。许多参与胶质母细胞瘤的化疗耐药，可能在胶质瘤细胞和星形胶质细胞之间转移，以增强肿瘤的化疗耐药性。然而需要进一步的研究来验证这一假设。
　　 骨髓基质细胞可以在化疗期间将保护性线粒体转移至急性髓性白血病细胞，从而增强化疗耐药性。已经说明在诸如创伤和神经退行性疾病的情况下，星形胶质细胞被激活并保护神经元免受损伤诱导的细胞凋亡。进一步的研究表明，神经元可以释放受损的线粒体并将其转移到星形胶质细胞进行处理和回收。线粒体的转移也已经显示出相反的方向，例如中风后从星形胶质细胞到神经元。研究已经表明小鼠星形胶质细胞可以保护人乳腺癌细胞和肺癌细胞免受化疗诱导的细胞凋亡。另一种可能性是星形胶质细胞也可能通过转移保护性线粒体而在胶质母细胞瘤中诱导化学抗性，但需要更多的研究来验证这种现象。在中枢神经系统中，存在不同的巨噬细胞亚群，最突出的是实质性小胶质细胞和血管周围巨噬细胞。一些研究还表明大脑中分布的单核细胞可分化为实质性小胶质细胞。但最近的研究阐明了迁移到中枢神经系统的小胶质细胞的起源是巨噬细胞。血管周围巨噬细胞参与抗原呈递，转换率高。另一方面人们认为实质小胶质细胞来自胎儿巨噬细胞。随着材料工程的发展和受到对肿瘤微环境日益增长的了解的启发，科学家们已经做出巨大努力来开发包含肿瘤组织的各种特征的各种实验模型。这些新的技术包括的设备辅助组装肿瘤模型，例如组织工程的生物反应器和微流体系统，三维基质辅助组件肿瘤模型，这些型号具有几个优点。它们可以在小鼠中容易地用于体内实验或在体内筛选之前预筛选治疗，从而减少工作量。它们也可以很容易地分离成单个活细胞用于流式细胞术。这些方法不仅节省了完成实验的时间，而且避免了超支和过度牺牲动物。
　　 有人建立了一个三维模型，该模型具有生物发光胶质母细胞瘤肿瘤细胞和非发光大鼠星形细胞的球状浮体共培养，并证明星形胶质细胞可以改变胶质母细胞瘤细胞对化学疗法的反应。内部培养细胞的合成支架非常有助于研究微环境条件对体外细胞肿瘤进展的影响。该模型还表现出降低的活性和增加的抗凋亡蛋白的表达，这解释了三维培养的细胞对化学疗法不太敏感的现象。使用可调交叉链接科学家们发现胶质母细胞瘤细胞对纤维连接蛋白的凝胶非常敏感。多孔壳聚糖透明质酸酸支架以模仿胶质母细胞瘤微环境内皮细胞已被用于研究侵袭性和耐药性胶质母细胞瘤细胞。