生物製造始於上游加工。在這個階段，細胞被培養並最終形成產品。這些細胞可以是細菌、酵母菌、昆蟲細胞或哺乳動物細胞。它們在生物反應器中於受控條件下培養。目標是最大限度地提高細胞密度和產品產量。下游的一切都取決於上游的進展。

上游加工包含多個步驟。細胞系建構旨在獲得穩定、高產量的細胞系。種子培養將細胞從小型培養瓶擴增至足以容納生產生物反應器的體積。培養基優化為細胞提供所需的營養。透過控制溫度、pH值、溶氧和補料策略等製程參數，最大限度地提高生產效率。生產生物反應器的容量可從幾公升到數千公升不等。

表達系統的選擇至關重要。細菌表達速度快、成本低，但無法進行複雜的翻譯後修飾。酵母可以修飾蛋白質，但方式與人類細胞不同。哺乳動物細胞能夠生產正確摺疊和修飾的蛋白質，但速度慢、成本高。昆蟲細胞則用於某些疫苗和蛋白質的生產。最終選擇取決於產品的具體需求。

上游加工是生物學與工程學的交會點。條件的微小變化都可能對產量和品質產生巨大影響。這是一個複雜且動態的過程，需要仔細的監控和控制。