اسپرم زایی فرآیند تکثیر و تمایز سلول جنسی نر است که از بلوغ آغاز شده و در طول دوران زندگی فرد جریان دارد [106]. این روند پیچیده و بسیار سازمان یافته شامل تکثیر، تمایز و معدوم شدن می باشد که طی آن سلول های دختری در حال تمایز سلول های بنیادی اسپرماتوگونی ، به اسپرماتید تکوین می یابد [147]. فرآیند اسپرم زایی با تمایز سلول های بنیادی اسپرماتوگونی آغاز و با تقسیمات سلولی اسپرماتوگونی، تقسیم میوز اسپرماتوسیت ها و تغییرات مورفولوژیکی در اسپرماتیدها دنبال می شود که نهایتاً منجر به تولید اسپرماتوزا می گردد. سلول های بنیادی هم دارای توانایی خود تکثیری و هم تولید سلول هایی است که قادر به تمایز می باشند. در حیوان نر طبیعی فرآیند خود تکثیری و تمایز از سن بلوغ تا پیری ادامه داشته و بسیار پویا می باشد [36،123]. انواع مختلف سلول های بنیادی در یک حیوان وجود دارد، اما سلول های بنیادی اسپرماتوگونی منحصربه فرد بوده چون تنها سلول بدن است که با تقسیم خود می تواند ژن ها را به سلول های فرزندان بعد از خود منتقل نماید. در نتیجه این سلول منبع ارزشمند جهت آزمایش های زیست شناسی، پژوهش های پزشکی، فناوری در زمینه دام و اصلاح ژنتیکی از طریق دستورزی سلول جنسی نر می باشد[17]. اسپرماتوگونی ها بر روی غشاء پایه لوله های منی ساز قرار دارند بنابراین در همان محل تقسیم و تمایز می یابند. آنها درصد خیلی کمی از سلول های بیضه ها را تشکیل می دهند. تقریبا 108 سلول در بیضه موش وجود دارد که تقریباً 104×2 عدد از آن، سلول بنیادی می باشد[131]. و انتظار بازده اسپرماتوگونی در گوساله. 108×1 سلول اسپرماتوگونی می باشد]62[. عوامل زیادی مثل عوامل رشد، هورمون ها و کنش و واکنش بین سلول های سرتولی و سلول های جنسی، فرآیند اسپرم زایی را تحت تاثیر قرار می دهند. نقص هر یک از این عوامل می تواند منجر به ناباروری شود [71]. امروزه کشت سلول های اسپرماتوگونی، انجماد و پیوند آنها راه جدیدی است که به کمک آن می توان زیست شناسی سلول های بنیادی اسپرماتوگونی و عوامل موثر در ناباروری را بهتر مورد مطالعه قرار داد [103]. روش انجماد بهترین روش برای نگهداری طولانی مدت سلول های بنیادی اسپرماتوگونی می باشد. یکی از کاربردهای انجماد، تامین سلول های زایا در بیماران جوان با سرطان بیضه است که تحت درمان شیمی درمانی یا اشعه درمانی قرار می گیرند. در این بیماران که هنوز اسپرم زایی آغاز نشده است، می توان فعالیت اسپرماتوژنیک آنها را با نگهداری سلول های بنیادی در نیتروژن مایع و پیوند مجدد به بیضه ها حفظ کرد. این روش احتمالاً تنها راه حفظ باروری این بیماران جوان است که در آنها تولید اسپرم امکان پذیر نیست[106]. انجماد اسپرماتوگونی در موش، رت، همستر، خرگوش، سگ، گوساله، خوک و اسب انجام شده است، این دستاوردها نشان می دهد که سلول های بنیادی اکثر گونه ها می تواند به منظور حفظ اسپرم زایی منجمد گردد[106].