A biofabricação começa com o processamento inicial. É a etapa em que as células são cultivadas e o produto é formado. As células podem ser bactérias, leveduras, células de insetos ou células de mamíferos. São cultivadas em biorreatores sob condições controladas. O objetivo é maximizar a densidade celular e o rendimento do produto. Tudo o que acontece a jusante depende do que ocorre nessa fase.

O processamento upstream envolve várias etapas. O desenvolvimento da linhagem celular cria uma linhagem estável e de alta produtividade. O cultivo inicial expande as células de um pequeno frasco para um volume suficiente para o biorreator de produção. A otimização do meio de cultura fornece os nutrientes necessários às células. Os parâmetros do processo, como a temperatura, o pH, o oxigénio dissolvido e a estratégia de alimentação, são controlados para maximizar a produtividade. O biorreator de produção pode variar entre alguns litros a milhares de litros.

A escolha do sistema de expressão é importante. As bactérias são rápidas e baratas, mas não conseguem realizar modificações pós-traducionais complexas. As leveduras podem modificar as proteínas, mas não da mesma forma que as células humanas. As células dos mamíferos produzem proteínas corretamente dobradas e modificadas, mas são lentas e dispendiosas. As células de insetos são utilizadas para algumas vacinas e proteínas. A escolha depende do produto.

O processamento a montante é onde a biologia se encontra com a engenharia. Pequenas alterações nas condições podem ter grandes efeitos no rendimento e na qualidade. É um processo complexo e dinâmico que requer uma monitorização e controlo cuidadosos.