바이오 제조는 상류 공정에서 시작됩니다. 이 단계에서는 세포를 배양하고 제품을 만듭니다. 사용되는 세포는 박테리아, 효모, 곤충 세포 또는 포유류 세포일 수 있습니다. 이 세포들은 통제된 조건 하에서 생물 반응기에서 배양됩니다. 목표는 세포 밀도와 제품 수율을 극대화하는 것입니다. 하류 공정의 모든 과정은 이 단계에서 일어나는 결과에 달려 있습니다.

상류 공정은 여러 단계로 구성됩니다. 세포주 개발에서는 안정적이고 생산성이 높은 세포주를 만듭니다. 종균 배양에서는 작은 바이알에서 생산용 생물반응기에 필요한 양만큼 세포를 증식시킵니다. 배지 최적화에서는 세포에 필요한 영양분을 공급합니다. 온도, pH, 용존 산소, 공급 전략 등의 공정 변수를 제어하여 생산성을 극대화합니다. 생산용 생물반응기의 용량은 수 리터에서 수천 리터에 이르기까지 다양합니다.

단백질 발현 시스템의 선택은 중요합니다. 박테리아는 빠르고 저렴하지만 복잡한 번역 후 변형을 수행할 수 없습니다. 효모는 단백질을 변형할 수 있지만 인간 세포와는 다른 방식으로 변형합니다. 포유류 세포는 올바르게 접히고 변형된 단백질을 생산하지만 속도가 느리고 비용이 많이 듭니다. 곤충 세포는 일부 백신 및 단백질 생산에 사용됩니다. 어떤 시스템을 선택할지는 생산하려는 제품에 따라 달라집니다.

상류 공정은 생물학과 공학이 만나는 지점입니다. 조건의 작은 변화가 수율과 품질에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 세심한 모니터링과 제어가 필요한 복잡하고 역동적인 공정입니다.