Kunstlik viljastamine on edukas juba 1978. aastast. Lisaks embrüotele loodab tulevikumeditsiin ka sugurakke laboris „küpsetada“.
Tavapäraselt tekivad seemnerakud munandite väänilistes torukestes. Juba emaüsas moodustab arenev embrüo rakukihi, mida nimetatakse epiblastiks. Epiblast koosneb tüvirakkudest, mis spetsiaalsete keemiliste signaalide – tsütokiinide – mõjul arenevad kõigiks vajalikeks rakkudeks. Teadlasi huvitav küsimus on see, kuidas öelda tüvirakkudele, mis rakkudeks nad muutuma peaksid. Loodetakse, et mehepoolset viljatust aitaks vähendada see, kui tüvirakkudest laboris seemnerakud luua.
Inimese puhul moodustuvad esmased sugurakkude eellasrakud juba teisel arengunädalal. Igast poeglapse eellasrakust tekib mitootilise jagunemise käigus kaks spermatogooni, mis jäävad puberteediiga ootama. Alates teismeliseikka jõudmisest jätkavad hormoonid spermatogoonide arengu reguleerimist. Iga spermatogoon jaguneb kaheks, tekkinud rakke nimetatakse spermatotsüütideks. Eelmainitud rakkude jagunemised on toimunud mitoosi käigus – see tähendab, et iga raku jagunemise käigus tekib kaks esimesega identset rakku ning kõigis rakkudes on 23 paari kromosoome ehk 46 kromosoomi.
Selleks, et tulevane laps saaks pooled kromosoomid emalt ja pooled isalt, peavad nii muna-kui seemnerakus olema ainult pooled kromosoomid, seega 23 kromosoomi. Poole väiksema kromosoomide arvu tagab meioos, mille käigus ühest spermatotsüüdist tekib neli seemnerakku. Valminud seemnerakke säilitatakse munandimanustes. Seemnepurske ajal liiguvad nad sealt seemnejuhade kaudu kusitisse. Teekonnal lisanduvad ka seemnepõiekeste ja eesnäärme toodetud nõred, mis koos spermidega moodustavad sperma.
Esimesed sammud on astutud seemnerakkude loomiseks ka laboris. Hiljuti õnnestus grupil Hiina teadlastel laboris hiire tüvirakkudest funktsionaalsed seemnerakkude sarnased rakud luua ning nendega emashiired rasestada; veelgi enam, ka saadud järglaskond oli viljakas. Teadlased on ka varem suutnud laboris loomulikku arengut jäljendada. Ühel grupil on isegi õnnestunud kunstlikult loodud seemnerakkudega elusjärglasi saada, kuid paraku olid sündinud hiired arenguprobleemidega ning viljatud. Nüüdne grupp on esimene, kelle loodud spermisarnased rakud suudavad viljastada järgmise põlvkonna, nii et nood terved ja viljakad on. Uuringu autorid usuvad, et põhjuseks on kindel teadmine, et geneetiline materjal on meioosi käigus õigesti jaotunud. Just meioosi korrektne toimima saamine laboritingimustes teeb sugurakkude tootmise keeruliseks. Tõestamaks, et meioos on õigesti toimunud, tuleb ära näidata kõigi võtmeetappide toimumine: DNA kogus peab meioosi eri faasides olema korrektne, samuti peab klappima kromosoomide arv ja paigutus ning geneetilise materjali rekombineerumist reguleerivate valkude arv; taoliste rakkudega viljastatud järglaskond peab olema viljakas.
Geneetiliselt on laboris loodud spermilaadsed rakud ehtsate spermidega identsed, kuid nende välimus erineb tavapärasest. Labori seemnerakkudel puudub saba ning nad ei suuda ise munarakuni liikuda, mistõttu viljastamiseks on vajalik seemnerakk munarakku süstida ehk teostada ICSI protseduur (intratsütoplasmaatiline seemneraku injektsioon).
Kuigi laboris sugurakkude loomine võiks viljatusravi suure sammu edasi aidata, on korrektse meioosi toimumise tagamine siiani märkimisväärne takistus. Inimese puhul on ka algeliste sugurakkude sarnaste rakkude siirdamine keelatud, nii et pole teada, kas vastavad rakud suudaksid kehas iseseisvalt spermideks areneda. Üleüldse on inimeses vajalike geneetiliste muudatuste tegemine keerukam kui hiires, lisanduvad ka mitmed eetilised probleemid, mistõttu kulub aega, enne kui analoogne metoodika võiks kõne alla tulla ka inimese puhul. Küll aga loodavad hiinlased tasapisi hakata katsetama primaatidega.
Täispikka teadusartiklit saab lugeda ajakirjast Cell Stem Cell: http://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2016.01.017 ning ingliskeelset ülevaadet lingilt: http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2016/02/25/scientists-grow-working-sperm-from-stem-cells/#.Vx91TDCLTIW.