Bioproducția începe cu procesarea în amonte. Este etapa în care celulele sunt cultivate și se formează produsul. Celulele pot fi bacterii, drojdii, celule de insecte sau celule de mamifere. Acestea sunt cultivate în bioreactoare în condiții controlate. Scopul este de a maximiza densitatea celulară și randamentul produsului. Tot ce se întâmplă în aval depinde de ceea ce se întâmplă aici.

Procesarea în amonte are mai multe etape. Dezvoltarea liniei celulare creează o linie celulară stabilă, cu producție ridicată. Cultura de însămânțare extinde celulele de la o fiolă mică la un volum suficient de mare pentru bioreactorul de producție. Optimizarea mediului furnizează nutrienții de care celulele au nevoie. Parametrii procesului, cum ar fi temperatura, pH-ul, oxigenul dizolvat și strategia de hrănire, sunt controlați pentru a maximiza productivitatea. Bioreactorul de producție poate varia de la câțiva litri la mii de litri.

Alegerea sistemului de expresie contează. Bacteriile sunt rapide și ieftine, dar nu pot efectua modificări post-translaționale complexe. Drojdia poate modifica proteinele, dar nu în același mod ca celulele umane. Celulele mamiferelor produc proteine ​​pliate și modificate corect, dar sunt lente și scumpe. Celulele insectelor sunt utilizate pentru unele vaccinuri și proteine. Alegerea depinde de produs.

Procesarea în amonte este locul unde biologia se întâlnește cu ingineria. Micile schimbări ale condițiilor pot avea efecte majore asupra randamentului și calității. Este un proces complex și dinamic, care necesită o monitorizare și un control atent.