Abstract Transformative technologies are enabling the construction of three-dimensional maps of tissues with unprecedented spatial and molecular resolution. Over the next seven years, the NIH Common Fund Human Biomolecular Atlas Program (HuBMAP) intends to develop a widely accessible framework for comprehensively mapping the human body at single-cell resolution by supporting technology development, data acquisition, and detailed spatial mapping. HuBMAP will integrate its efforts with other funding agencies, programs, consortia, and the biomedical research community at large towards the shared vision of a comprehensive, accessible three-dimensional molecular and cellular atlas of the human body, in health and under various disease conditions.

Abstract The intestine is a complex organ that promotes digestion, extracts nutrients, participates in immune surveillance, maintains critical symbiotic relationships with microbiota and affects overall health 1 . The intesting has a length of over nine metres, along which there are differences in structure and function 2 . The localization of individual cell types, cell type development trajectories and detailed cell transcriptional programs probably drive these differences in function. Here, to better understand these differences, we evaluated the organization of single cells using multiplexed imaging and single-nucleus RNA and open chromatin assays across eight different intestinal sites from nine donors. Through systematic analyses, we find cell compositions that differ substantially across regions of the intestine and demonstrate the complexity of epithelial subtypes, and find that the same cell types are organized into distinct neighbourhoods and communities, highlighting distinct immunological niches that are present in the intestine. We also map gene regulatory differences in these cells that are suggestive of a regulatory differentiation cascade, and associate intestinal disease heritability with specific cell types. These results describe the complexity of the cell composition, regulation and organization for this organ, and serve as an important reference map for understanding human biology and disease.

Abstract The colon is a complex organ that promotes digestion, extracts nutrients, participates in immune surveillance, maintains critical symbiotic relationships with microbiota, and affects overall health. To better understand its organization, functions, and its regulation at a single cell level, we performed CODEX multiplexed imaging, as well as single nuclear RNA and open chromatin assays across eight different intestinal sites of four donors. Through systematic analyses we find cell compositions differ dramatically across regions of the intestine, demonstrate the complexity of epithelial subtypes, and find that the same cell types are organized into distinct neighborhoods and communities highlighting distinct immunological niches present in the intestine. We also map gene regulatory differences in these cells suggestive of a regulatory differentiation cascade, and associate intestinal disease heritability with specific cell types. These results describe the complexity of the cell composition, regulation, and organization for this organ, and serve as an important reference map for understanding human biology and disease.