Summary paragraph The ovary is the first organ to age in the human body, affecting both fertility and overall health in women 1-8 . However, the biological mechanisms underlying human ovarian ageing remain poorly understood. Here we performed single-nuclei multi-omics analysis of young and reproductively aged human ovaries to understand the molecular and cellular basis of ovarian ageing in humans. Our analysis reveals coordinated changes in transcriptomic output and chromatin accessibility across cell types during ageing, including elevated mTOR and MAPK signaling, decreased activity of the oxidative phosphorylation and DNA damage repair pathways, and an increased signature of cellular senescence. By constructing cell type-specific regulatory networks, we uncover enhanced activity of the transcription factor CEBPD across cell types in the aged ovary, with a corresponding significant loss of activity of most cell identity-associated transcription factors. Moreover, by performing integrative analyses of our single-nuclei multi-omics data with common genetic variants associated with age at natural menopause (ANM) from genome-wide association studies, we demonstrate a global impact of functional variants on changes in gene regulatory networks across ovarian cell types. Finally, we nominate about a dozen of functional non-coding variants, their target genes and cell types and regulatory mechanisms that underlie genetic association with ANM. This work provides a comprehensive multimodal landscape of human ovarian ageing and mechanistic insights into inherited variation of ANM.

The ovary is the first organ to age in the human body, affecting both fertility and overall health. However, the biological mechanisms underlying human ovarian aging remain poorly understood. Here we present a comprehensive single-nuclei multi-omics atlas of four young (ages 23–29 years) and four reproductively aged (ages 49–54 years) human ovaries. Our analyses reveal coordinated changes in transcriptomes and chromatin accessibilities across cell types in the ovary during aging, notably mTOR signaling being a prominent ovary-specific aging pathway. Cell-type-specific regulatory networks reveal enhanced activity of the transcription factor CEBPD across cell types in the aged ovary. Integration of our multi-omics data with genetic variants associated with age at natural menopause demonstrates a global impact of functional variants on gene regulatory networks across ovarian cell types. We nominate functional non-coding regulatory variants, their target genes and ovarian cell types and regulatory mechanisms. This atlas provides a valuable resource for understanding the cellular, molecular and genetic basis of human ovarian aging. The molecular and cellular mechanisms underlying ovarian aging are incompletely understood. Here the authors provide single-nuclei RNA and ATAC-seq of human ovarian tissue from four young and four reproductively aged donors, revealing coordinated transcriptomic and epigenomic changes across cell types and highlighting a role for mTOR signaling in reproductive aging.