Η βιοπαραγωγή ξεκινά με την επεξεργασία ανάντη. Είναι το στάδιο όπου καλλιεργούνται τα κύτταρα και σχηματίζεται το προϊόν. Τα κύτταρα μπορεί να είναι βακτήρια, ζυμομύκητες, κύτταρα εντόμων ή κύτταρα θηλαστικών. Καλλιεργούνται σε βιοαντιδραστήρες υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Στόχος είναι η μεγιστοποίηση της κυτταρικής πυκνότητας και της απόδοσης του προϊόντος. Όλα τα στάδια της επεξεργασίας εξαρτώνται από το τι συμβαίνει εδώ.

Η ανοδική επεξεργασία έχει πολλά βήματα. Η ανάπτυξη κυτταρικής σειράς δημιουργεί μια σταθερή, υψηλής παραγωγικότητας κυτταρική σειρά. Η καλλιέργεια σπόρων επεκτείνει τα κύτταρα από ένα μικρό φιαλίδιο σε έναν όγκο αρκετά μεγάλο για τον βιοαντιδραστήρα παραγωγής. Η βελτιστοποίηση των μέσων παρέχει τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται τα κύτταρα. Οι παράμετροι της διαδικασίας, όπως η θερμοκρασία, το pH, το διαλυμένο οξυγόνο και η στρατηγική τροφοδοσίας, ελέγχονται για τη μεγιστοποίηση της παραγωγικότητας. Ο βιοαντιδραστήρας παραγωγής μπορεί να κυμαίνεται από λίγα λίτρα έως χιλιάδες λίτρα.

Η επιλογή του συστήματος έκφρασης έχει σημασία. Τα βακτήρια είναι γρήγορα και φθηνά, αλλά δεν μπορούν να εκτελέσουν σύνθετες μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις. Οι ζυμομύκητες μπορούν να τροποποιήσουν τις πρωτεΐνες, αλλά όχι με τον ίδιο τρόπο όπως τα ανθρώπινα κύτταρα. Τα κύτταρα των θηλαστικών παράγουν σωστά διπλωμένες και τροποποιημένες πρωτεΐνες, αλλά είναι αργά και ακριβά. Τα κύτταρα των εντόμων χρησιμοποιούνται για ορισμένα εμβόλια και πρωτεΐνες. Η επιλογή εξαρτάται από το προϊόν.

Η ανοδική επεξεργασία είναι το σημείο όπου η βιολογία συναντά τη μηχανική. Μικρές αλλαγές στις συνθήκες μπορούν να έχουν μεγάλες επιπτώσεις στην απόδοση και την ποιότητα. Είναι μια πολύπλοκη, δυναμική διαδικασία που απαιτεί προσεκτική παρακολούθηση και έλεγχο.