肿瘤细胞侵袭是胶质母细胞瘤（GBM）的标志，是治疗失败，肿瘤复发和GBM预后不良的主要因素。尽管如此，我们对驱动入侵的分子机制的理解是有限的。方法：在3D 胶原凝胶基质中对患者衍生的GBM细胞侵袭进行延时成像，用微阵列表达谱分析细胞侵袭性表型和单细胞侵袭模式。 结果：GBM入侵维持在简化的3D环境中。肿瘤球移植物的存在促进了侵袭。如果没有这种情况，细胞的定向迁移就会消退。侵入性排斥信号传导的强度对于给定的源自患者的培养物是特异性的。在高侵袭性GBM培养物中，大多数细胞具有神经祖细胞样表型，而侵入性较小的培养物具有较高的细胞表型多样性。来自肿瘤核心的非侵入性细胞的微阵列表达分析显示出更高的GFAP表达和含有VEGFA ，缺氧和化学排斥信号的基因的特征。侵袭性前沿的细胞表达更高水平的 CTGF，TNFRSF12A和参与细胞存活，迁移和细胞周期途径的基因。一间充质 基因特征与增加侵袭有关。结论：GBM肿瘤球核心促进侵袭，侵袭前沿由表型定义的细胞群主导，表达调节侵袭性癌症中发现的特征的基因。检测到的细胞异质性和高侵袭性和核心细胞之间的转录差异确定了操纵GBM入侵的潜在目标。
　　 胶质母细胞瘤（GBM）是最常见和恶性的脑癌。标准治疗仅延长患者的生命数月，未选择的患者人群的中位生存期不到一年。肿瘤侵入周围脑实质的能力是一项重大挑战，因为它使完全切除无法实现。肿瘤切除术后留在脑内的侵袭性细胞对化疗和放疗有抵抗作用，因此导致肿瘤不可避免的复发。
　　 GBM细胞能够穿过高度堆积的神经纤维，但很少进入循环。因此，胶质瘤细胞的侵袭不同于其他癌细胞的转移性扩散，并且可能依赖于一组独特的分子途径 。此外，GBM显示高水平的肿瘤间和肿瘤内异质性，其中只有一部分肿瘤细胞是侵入性的。为了理解侵袭的胶质瘤特异性特征，模型必须概括患者中看到的异质细胞表型，同时足够简单以允许解释。
　　 为了通过实验破译胶质瘤肿瘤细胞迁移和侵入大脑的能力，模型系统必须保留GBM的这一关键特征。传统的长期血清培养的GBM 细胞系表达神经谱系的标志物，但显示其他细胞系的分子特征比起源肿瘤更常见 。当移植到脑这些细胞建立迅速生长的肿瘤，但随着急剧划定边界到脑实质-更像脑转移比胶质肿瘤。相反，使用源自患者的GBM组织允许分离具有侵入性质的细胞。这些细胞可以作为肿瘤球在无血清，富含生长因子的培养基中繁殖，并在连续异种移植中 建立亲本肿瘤的表型。重要的是，这些诱发的肿瘤是高度侵入性的，包含在整个大脑中广泛迁移的细胞。
　　 侵入性GBM细胞的特定生物学行为表明某些遗传程序的激活将其与肿瘤核心中的细胞区分开来 。虽然已经广泛研究了胶质瘤的全局表达谱，但对侵袭性细胞中特定基因表达的了解较少。探索与脑切片 或体内异种移植模型 中的侵袭相关的转录差异的实验研究不使用允许分析运动模式的实时观察。因此，一种允许转录组的方法已经要求通过实时观察分析侵入GBM细胞的侵入能力。
　　 尽管在简单系统中进行，但胶原基质中GBM细胞的延时成像显示侵入模式的瘤内变化。侵入性信号传导在患者衍生的培养物之间的强度不同，类似于我们在临床环境中看到的。我们显示胶质母细胞瘤肿瘤核心促进肿瘤细胞的确定亚群的入侵。
　　 侵袭性细胞和核心细胞之间的转录差异表明可以操纵侵入性细胞以影响脑肿瘤行为，从而导致治疗结果。表型特异性侵袭细胞和鉴定的促迁移信号均具有治疗发展的潜力。