Biotillverkning börjar med uppströmsbearbetning. Det är det steg där celler odlas och produkten bildas. Cellerna kan vara bakterier, jäst, insektsceller eller däggdjursceller. De odlas i bioreaktorer under kontrollerade förhållanden. Målet är att maximera celldensiteten och produktutbytet. Allt nedströms beror på vad som händer här.

Uppströmsbearbetning har flera steg. Cellinjeutveckling skapar en stabil, högproducerande cellinje. Frökultur expanderar cellerna från en liten ampull till en volym som är tillräckligt stor för produktionsbioreaktorn. Medieoptimering ger de näringsämnen som cellerna behöver. Processparametrar, som temperatur, pH, löst syre och utfodringsstrategi, kontrolleras för att maximera produktiviteten. Produktionsbioreaktorn kan ha en volym från några liter till tusentals liter.

Valet av uttryckssystem spelar roll. Bakterier är snabba och billiga men kan inte utföra komplexa posttranslationella modifieringar. Jäst kan modifiera proteiner men inte på samma sätt som mänskliga celler. Däggdjursceller producerar korrekt veckade och modifierade proteiner men är långsamma och dyra. Insektsceller används för vissa vacciner och proteiner. Valet beror på produkten.

Uppströms bearbetning är där biologi möter ingenjörskonst. Små förändringar i förhållandena kan ha stora effekter på avkastning och kvalitet. Det är en komplex, dynamisk process som kräver noggrann övervakning och kontroll.