乳腺生物反應器的原理是外源基因在乳腺特異性表達需要乳蛋白基因的一個啟動子和調控區，即引導泌乳蛋白基因表達的序列，將外源基因置于乳腺特異性調節序列之下，使之在乳腺中表達，通過回收乳汁獲得重要價值的生物活性蛋白。從研究成果看，與傳統的原核系統及細胞發酵系統相比，動物乳腺生產的重組蛋白產品具有以下特點：生物活性高，無污染，純化簡單，產量高，成本低。已克隆并用作構建載體的乳蛋白基因主要有-乳球蛋白（BLG）基因、s1-酪蛋白基因、-酪蛋白基因、乳清酸蛋白（WAP）以及乳清蛋白基因。
大多數的乳蛋白基因的啟動子已用于外源基因在轉基因動物乳腺中的表達。s1-酪蛋白基因和-乳球蛋白的啟動子尚有未知因素的作用，它們在轉基因動物中表達水平低或表達不穩定。-酪蛋白的啟動子在轉基因動物中表達水平也很低。綿羊-乳球蛋白、山羊酪蛋白和牛s1-酪蛋白啟動子在轉基因動物乳腺中維持異種蛋白的表達水平較高。如果得用目的基因的DNA序列而不是cDNA，表達效果可能會更好。不翻譯的外顯子和內含子的摻入可能有利于
轉基因的表達。值得一提的是，利用乳腺生物反應器生產的“新奇牛奶”已經問世。2003 年，Brophy 等通過共轉染和嘌呤霉素篩選向牛胎兒成纖維細胞引入-s蛋白基因和-酪蛋白基因的多量拷貝，而后進行核移植生產出了8 頭轉基因奶牛，其產奶中酪蛋白總量較普通奶高30%。這種奶的蛋白和鈣含量提高，熱穩定性增強而乳糜顆粒變小，其營養價值更高，也更適于奶酪生產。