Lors de la phase de conception, les chercheurs identifient le ou les gènes spécifiques associés à l’enzyme souhaitée. Cela peut impliquer de sélectionner des gènes provenant de sources naturelles ou de concevoir des gènes synthétiques présentant les caractéristiques souhaitées.

Les gènes conçus sont ensuite introduits dans les cellules par intervention externe. Ceci peut être réalisé à l’aide de diverses techniques, telles que des vecteurs de délivrance de gènes ou des outils d’édition de gènes comme CRISPR-Cas9. Ces méthodes permettent aux chercheurs de manipuler le matériel génétique des cellules, introduisant ainsi les modifications génétiques souhaitées.

Après l’introduction réussie des gènes modifiés, la machinerie cellulaire lit et interprète l’information génétique pour produire l’ARNm. L'ARNm sert de modèle pour la synthèse des protéines. Les ribosomes de la cellule traduisent ensuite l'ARNm en protéine correspondante – dans ce cas, l'enzyme personnalisée. Le niveau d'expression peut être contrôlé et optimisé par divers facteurs, tels que la force du promoteur et les conditions environnementales.