13年前，当高级科学家JonathanGrimm来到Janelia时，他对荧光或荧光染料还不太了解。但作为一名在默克公司从事药物发现工作的有机化学家，他当然对药物化学略知一二。

一时兴起，格林和珍妮莉亚高级小组负责人卢克·拉维斯决定尝试使用格林在制药行业发现的主要药物化学反应来改进具有数百年历史的染料化学。他们认为这种方法可以获取全新的、以前无法获取的罗丹明分子，拉维斯一直致力于使罗丹明分子变得更亮、更持久，以便它们可以在强大的显微镜下更好地对细胞进行成像。

其结果是现在无处不在且不可或缺的JaneliaFluor染料的诞生，这种明亮、光稳定、细胞可渗透的荧光探针使生物学家能够看到细胞内的分子。这些跨越色谱的荧光染料首次亮相十多年后，已成为全球生物实验室的主要产品。

使用类似的方法，格林、拉维斯和他们的合作者现在在《美国化学会杂志》上发布了他们多年工作的巅峰成果：一系列额外的基于罗丹明的荧光染料——一套全新的远红光染料。位移染料可以更深入地渗透到组织中，有利于体内成像，这对生物学家来说至关重要。

该团队还分享了他们的方法——他们开发的用于合成染料的新型化学方法，以及为设计未来探针提供路线图的见解。

“一路走来，我们应用或修改或想出了全新的方法来制造范围相当广泛的罗丹明，这使我们能够相对较快地制造如此多的染料，”格里姆说。“这可能是迄今为止我们对罗丹明所做的最全面的研究。”

创建一个全面的集合

最新的项目始于2020年初COVID-19大流行爆发时。该团队刚刚发布了研究报告，详细介绍了他们用于扩展JaneliaFluor染料调色板的新型化学物质。

接下来，他们想看看是否可以将他们在优化JaneliaFluor染料方面学到的知识应用于其他类型的罗丹明基染料，同时进一步改进用于合成它们的化学方法。

随着世界的关闭，格林和拉维斯计划了新的化学反应——包括全新的化学反应——试图将从JaneliaFluor染料中学到的经验合理地融入到其他经典但次优的罗丹明中。

几个月后，格林回到实验室，开始看看他们在纸上的工作是否可以转化为真实的——有时是不可预测的——有机化学世界。采取了新冠病预防措施后，格林独自在实验室工作，优化化学反应并创造出第一种新染料。

“无论如何，这可能会发生，但无论好坏，当没有其他事情可以关注时，或者要关注的事情很糟糕时——就像2020年对每个人来说——化学是一个很好的消遣，”格里姆说。

这项新研究展示了该团队过去三年多来的工作成果。与传统的JaneliaFluor染料不同，传统的JaneliaFluor染料具有称为氮杂环丁烷环的附属物，其他基于罗丹明的染料具有从其分子结构的其他部分突出的不同取代基。

凭借优化JF染料的知识，该团队对旧罗丹明染料的其他区域进行了修改，以改变其颜色、亮度、光稳定性、细胞渗透性和其他特性。

结果是一套全新的基于罗丹明的成像染料。该团队还能够设计出几种制造经典罗丹明染料的新方法，使他们能够相对快速地创建数十种功能版本。

“我们很早就知道改变分子&luo;顶部&ruo;的功能如何影响荧光团的颜色，但我们也发现这会强烈影响染料的化学性质，”拉维斯说。“我们以不同的方式利用它来制造明亮的红移成像剂。”

最后一章

虽然这并不是罗丹明染料故事的结束，但这项工作可能会朝着不同的方向发展。现在，该团队专注于设计专门供其生物学家合作者使用的试剂，努力利用所获得的知识构建最好的工具。

“我们可以用这种化学反应制造任何我们想要的罗丹明染料，所以最大的问题是我们下一步要制造什么，”拉维斯说。“问题不在于我们能做什么，而在于我们应该做什么。”

Grimm表示，开发这套广泛的罗丹明历时十多年，证明了HHMIJanelia对有益于更广泛的科学界的长期努力的支持。在Janelia拥有长期科学家职位还使Grimm和其他高级科学家能够为Janelia氟染料等大型项目提供连续性。最新出版物的四名研究人员也参与了该实验室于2011年发表的第一篇罗丹明染料论文。

对于格林来说，这也意味着他可以做他喜欢做的事情——在实验室里，研究化学，并创造对生物学家有用的工具。而且，13年多后，他还对荧光染料了解了一二。

“非常令人满意的是，这份论文时间表显示了我们多年来所做的一切，而这一切都始于基于卢克所做的一点计算的一个随机反应，这本身是通过一种合成方法实现的，我们只是一时兴起，只是为了让染料合成变得更容易一些，”格林说。“即使计算看起来很棒，但结果并不总是如此。在这种情况下，它是完全正确的，而且肯定得到了回报。”