肝脏作为人体核心代谢器官，由数十万个称为肝小叶的基本单位组成，其独特的结构使其能够执行对身体稳态至关重要的多种生理功能。肝小叶分为门管区和中央区，中间是中小叶细胞，表现出空间多样性，即分区特性。肝细胞和非实质细胞之间的基因表达谱和功能属性存在显著差异。这种生物活性的不均匀分布优化了肝脏的整体功能，使其能够灵活地响应身体需求的变化。 许多肝脏疾病表现出明显分区病理特征。例如，药物过量导致的肝实质损伤和代谢功能障碍相关脂肪肝病（MAFLD）通常始于中央区，而自身免疫性肝炎和原发性胆汁性肝硬化则优先始于门管区。目前将肝脏作为一个统一实体进行研究的方法未能捕捉到其错综复杂的结构，类器官模型中的细胞呈现出同质性的身份和代谢特征，缺乏分区特征，限制了其在疾病模型上的应用。 2025年4月，清华大学的杜亚楠教授带领团队在Advanced Science上发表了一篇题为“hESCs-derived Organoids Achieve Liver Zonation Features through LSEC Modulation”的研究。研究人员利用人胚胎干细胞（hESCs）来源的肝实质细胞和肝窦内皮细胞(LSECs)进行共培养并诱导形成不同分区，其中LSEC表现出肝小叶中央区 (PC) 或门管区 (PP) 的特征。基于此构建了仿生分区MAFLD类器官，揭示了胰高血糖素样肽-1受体激动剂（GLP-1RA）直接靶向LSECs，提示GLP-1RA在MAFLD缓解中的潜在治疗机制。以下我们为您带来研究的详细解读：

一、开发用于hESCs来源的分区LSEC的高效培养系统
作者通过不同浓度的VEGF调控，成功从hESCs分化出具有PC（中央区）和PP（门管区）特征的LSECs。两种细胞亚型在基因表达、蛋白定位、超微结构和功能上均呈现分区特异性，其中PC LSECs高表达WNT2并激活WNT信号，PPLSECs偏向动脉内皮特征。该体系为构建分区化肝类器官提供了关键细胞基础，并验证了LSECs在肝小叶分区中的核心调控作用（图1）。

二、基于微孔芯片的3D肝脏类器官构建
研究团队使用PEGMA（聚乙二醇甲基丙烯酸酯）修饰的PDMS（聚乙二醇甲基丙烯酸酯）微孔芯片通过低黏附表面特性，促进球形类器官的形成。该体系生成的类器官具有均一的形态、生理相关的机械性能和细胞间互作结构。为模拟肝小叶分区提供了可靠的培养平台。基于此平台构建的类器官细胞间彼此分层和堆叠、LSECs 彼此连接形成初步血管网络，肝细胞均匀分布（图2）。

三、分区LSECs通过WNT信号调控肝细胞分区特征及代谢功能异质性
为了进一步探索该系统能否模拟肝脏分区的核心特征。研究人体将PC或PP  LSECs与干细胞进行共培养，发现肝类器官展现出显著的分区化特征：PC类器官激活WNT/β-catenin通路，富集脂质代谢和解毒功能，对CCl₄（四氯化碳，中央区毒性物）敏感；PP类器官侧重尿素合成和蛋白分泌，对AA（烯丙醇，门管区毒性物质）敏感。RNA 测序分析表明，与 PP 类器官相比，PC类器官表现出增强的谷氨酰胺合成、脂肪生成、CYP450 酶活性和其他外来化合物代谢功能。相反，与 PC 肝类器官相比，PP类器官表现出更优异的蛋白质分泌和尿素生成功能。这些结果证实LSECs通过分泌WNT信号诱导肝细胞分区，构建的类器官可模拟体内肝小叶的功能异质性及病理响应，为肝病研究提供了可靠模型（图3）。

四、ID1-WNT2信号轴调控肝细胞分区的分子机制验证
接下来作者进一步深入解析其分子机制。其中LSECs的分区特性由ID1-WNT2信号轴调控：PC LSECs中ID1高表达，促进WNT2分泌，激活肝细胞β-catenin通路，诱导中央区表型。PP LSECs中ID1和WNT2低表达，肝细胞维持门管区特征。通过基因编辑和信号干预等实验揭示ID1-WNT2轴是肝类器官分区化的核心机制（图4）。

五、MASLD模型建立及应用
为了进一步验证分区肝类器官的应用价值，研究人员利用不同分区特征的LSECs构建MAFLD类器官模型来验证GLP-1RA药物的效果并开展相关的机制研究。使用游离脂肪酸不同分区的肝类器官后，PC类器官积累脂质滴的速度更快，并且 PC 类器官中积累的脂质滴总量大于PP类器官（图5）。

本文构建了来源于hESCs的PP和PC LSECs，随后探索了利用不同LSECs构建3D分区肝类器官的可行性。利用PEGMA接枝PDMS的微孔芯片，构建了有利于LSECs和肝细胞均匀聚集的3D类器官培养体系。通过免疫荧光成像和代谢功能表征，证实了具有差异WNT2信号的LSECs可导致肝细胞分区特征的改变。在分区肝类器官的应用中，研究人员观察到GLP-1RA直接靶向LSECs而非肝细胞来缓解MAFLD的症状。这一发现为GLP-1RA在MAFLD治疗中的治疗机制提供了理论基础。