门管区、中央静脉周围与中间状态的模型构建
肝脏中不同位置的肝细胞承担不同任务，药物代谢和组织损伤也可能随位置变化。2025 年 4 月发表于 Nature 的研究 Multi-zonal liver organoids from human pluripotent stem cells，尝试在人源体外模型中同时呈现这些区域功能。
作者使用人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cells，hiPSCs）来源的肝脏细胞，形成具有不同代谢状态的细胞群，再观察它们如何自组织为多分区类器官。模型重点是门管区附近与中央静脉附近两类特征，以及两者之间的中间状态。
研究利用抗坏血酸相关的细胞内状态与胆红素相关作用区分区域特征。靠近门管区的特征包括 CPS1 和尿素循环相关功能，中央静脉周围的特征包括 GLUL 及部分药物代谢功能。
成像显示，形成多分区结构的过程包含类器官之间的自组织与融合，模型保留连续腔面，并呈现不同区域标记的空间分布。作者再与人类肝组织中的标记分布比较，把形态上的分区与组织相关的分子特征对应起来。
转录组识别分区与中间状态
模型形成后，作者通过单核 RNA 测序分析 120,195 个细胞核。除肝细胞外，还识别到胆管细胞、内皮细胞、巨噬细胞和肝星状细胞等群体，使不同肝细胞状态能够放在多细胞组成中解释。
肝细胞相关群体中包括门管区、中央静脉周围、中间区域及肝母细胞样状态。作者将它们与人类成人及发育中的肝脏资料比较，发现部分区域特征相近，同时也保留明显的发育阶段差异。
拟时序和 RNA 速度分析提示了从肝母细胞样状态到中间状态，再到不同分区状态的变化路径。这是根据表达资料推断的轨迹；它与空间标记一起用于解释类器官中区域如何形成。
肝脏分区的代谢酶活性与药物损伤
中央静脉周围相关模型表现出较高的 CYP3A4 和 CYP1A2 活性，并在对乙酰氨基酚比较中更易出现损伤。门管区相关模型则呈现不同的代谢功能。这一比较用于分析药物反应与细胞状态的关系。
烯丙醇损伤后，增殖标志 Ki-67 从中间区域向门管区样区域出现，ARG1 阳性区域随之延长；对乙酰氨基酚损伤后，Ki-67 则主要出现在中央静脉周围样区域，GLUL 阳性区域延长。
在分区形成的早期，改变环境可使门管区样细胞转向中央静脉周围样特征；随着分区特征更加明确，这种转换能力减弱。作者据此讨论了区域状态在发育阶段的可塑性。
区域协同支持氮与能量代谢
门管区与中央静脉周围细胞在氮代谢中承担不同功能。多分区模型同时表现尿素循环、谷氨酰胺生成及谷胱甘肽相关功能，能够比较这些路径如何共同影响氨的清除。
抑制谷胱甘肽合成后，尿素生成及氨清除受到影响，但多分区模型仍保留其他相关代谢活动，并通过谷氨酰胺路径处理部分氨。与单一区域模型相比，这些结果更接近多个代谢环节共同参与的情况。
多分区模型的甘油三酯和葡萄糖水平介于两类单一区域模型之间。乙酰辅酶 A 羧化酶抑制剂 firsocostat 降低了甘油三酯水平；抑制果糖-1,6-二磷酸酶、减少糖异生后，葡萄糖水平也降低。
转录调节分析指向 EP300 与分区相关因子的协同作用。门管区样模型中，EP300 与 TET1 相关调节区域共同富集；中央静脉周围样模型则涉及 HIF1A。抑制相应因子后，相关区域标志表达下降，原代人肝细胞的分区比较也观察到相似的调节联系。
肝功能受损大鼠中的移植与代谢比较
研究还在胆管结扎导致肝功能受损的免疫缺陷大鼠中，比较多分区、单一区域类器官及对照组。30 天观察期间，多分区类器官组存活情况更好；第 20 天，氨和胆红素水平的下降也最明显。各组比较包含 9 次独立实验。
研究观察到，部分移植的人源组织进入大鼠肝实质，并保留了区域标志。单一门管区样模型主要改善高氨血症，单一中央静脉周围样模型主要改善高胆红素血症；多分区模型则同时改善两项指标。
移植后大鼠血液中的人白蛋白在第 20 天达到约 350 ng/mL 的峰值，支持移植物保留部分人源肝细胞功能。组织观察还检测到 ARG1 和 GLUL 等区域标志，为多分区组织在体内继续保持代谢分工提供了证据。