Bioproduksjon bruker levende systemer til å lage produkter i industriell skala. Det handler om hvordan insulin produseres, hvordan vaksiner lages, hvordan enzymer til vaskemiddel genereres, og hvordan noen plasttyper og kjemikalier syntetiseres. De levende systemene er vanligvis konstruerte bakterier, gjær eller pattedyrceller. De dyrkes i store tanker, fores med næringsstoffer og utnyttes for å produsere et ønsket molekyl.

Prosessen har flere stadier. Oppstrøms prosessering forbereder cellene og kulturmediet. Fermentering eller cellekultur dyrker cellene og produserer produktet. Nedstrøms prosessering renser produktet, fjerner celler, rusk og urenheter. Hvert stadie må kontrolleres nøyaktig. Temperatur, pH, oksygen- og næringsnivåer påvirker utbyttet. Forurensning kan ødelegge et parti verdt millioner av dollar.

Bioproduksjon er kapitalintensivt. Et enkelt anlegg kan koste hundrevis av millioner dollar og ta år å bygge. Det er også strengt regulert. FDA og Det europeiske legemiddelkontoret (EMA) setter standarder for god produksjonspraksis. Hvert parti må testes for identitet, renhet, styrke og sikkerhet.

Feltet vokser etter hvert som flere produkter går fra kjemisk syntese til biologisk produksjon. Utfordringen er skala. Det som fungerer i en liters kolbe, må fungere i en 10 000-liters tank. Det er ikke alltid like enkelt.