生物制造始于上游加工。在这个阶段，细胞被培养并最终形成产品。这些细胞可以是细菌、酵母、昆虫细胞或哺乳动物细胞。它们在生物反应器中于受控条件下培养。目标是最大限度地提高细胞密度和产品产量。下游的一切都取决于上游的进展。

上游加工包含多个步骤。细胞系构建旨在获得稳定、高产的细胞系。种子培养将细胞从小型培养瓶扩增至足以容纳生产生物反应器的体积。培养基优化为细胞提供所需的营养。通过控制温度、pH值、溶解氧和补料策略等工艺参数，最大限度地提高生产效率。生产生物反应器的容量可从几升到几千升不等。

表达系统的选择至关重要。细菌表达速度快、成本低，但无法进行复杂的翻译后修饰。酵母可以修饰蛋白质，但方式与人类细胞不同。哺乳动物细胞能够生产正确折叠和修饰的蛋白质，但速度慢、成本高。昆虫细胞则用于某些疫苗和蛋白质的生产。最终选择取决于产品的具体需求。

上游加工是生物学与工程学的交汇点。条件的微小变化都可能对产量和质量产生巨大影响。这是一个复杂且动态的过程，需要仔细的监测和控制。