Abstract The endometrium, the mucosal lining of the uterus, undergoes dynamic changes throughout the menstrual cycle in response to ovarian hormones. We have generated dense single-cell and spatial reference maps of the human uterus and three-dimensional endometrial organoid cultures. We dissect the signaling pathways that determine cell fate of the epithelial lineages in the lumenal and glandular microenvironments. Our benchmark of the endometrial organoids reveals the pathways and cell states regulating differentiation of the secretory and ciliated lineages both in vivo and in vitro. In vitro downregulation of WNT or NOTCH pathways increases the differentiation efficiency along the secretory and ciliated lineages, respectively. We utilize our cellular maps to deconvolute bulk data from endometrial cancers and endometriotic lesions, illuminating the cell types dominating in each of these disorders. These mechanistic insights provide a platform for future development of treatments for common conditions including endometriosis and endometrial carcinoma.

Abstract The endometrium, the mucosal lining of the uterus, undergoes dynamic changes throughout the menstrual cycle in response to ovarian hormones. We have generated single-cell and spatial reference maps of the human uterus and 3D endometrial organoid cultures. We dissect the signalling pathways that determine cell fate of the epithelial lineages in the lumenal and glandular microenvironments. Our benchmark of the endometrial organoids highlights common pathways regulating the differentiation of secretory and ciliated lineage in vivo and in vitro . We show in vitro that downregulation of WNT or NOTCH pathways increases the differentiation efficiency along the secretory and ciliated lineages, respectively. These mechanistic insights provide a platform for future development of treatments for a range of common endometrial disorders including endometriosis and carcinoma.