Studies on tetrodotoxin origin in toxic flatworm: exploration of chemical cue for larval settlement and metamorphosis

• Project/Area Number: 20K15606
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 40040:Aquatic life science-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: SUO Rei 日本大学, 生物資源科学部, 助教 (20846050)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: テトロドトキシン / フグ毒 / 着底・変態 / ヒラムシ / 共生微生物

Outline of Research at the Start

フグ毒として知られるテトロドトキシンは、フグとは分類学上かけ離れた生物からも次々と検出されており、陸海問わず自然界に広く分布している。しかしながら長年研究されているにも関わらず、どのような生物がどのようにしてフグ毒を生合成しているかは、謎に包まれたままである。本研究では、自然界でフグの毒化に深く関わるフグ毒保有ヒラムシの生活史を人工飼育下で循環させることを目的とする。配合飼料のみを与えた養殖のフグは無毒であるように、無毒給餌の人工飼育下で作出する養殖ヒラムシのフグ毒保有状況を調べることで、フグ毒の起源解明に関する手がかりを得ることを目指す。

Outline of Final Research Achievements

Marine polyclad toxic flatworms constantly contain high concentrations of TTX, and are thought to be one of the animals responsible for the presence of TTX in some marine organisms. The larval development during the planktonic phase and the transition to the benthic juvenile of toxic flatworms has not been well-studied yet. The aim of this project was to identify chemical factors that may have effects on larval settlement and metamorphosis of the flatworm in order to establish an artificial rearing method for the flatworm larvae. We provided insight into the growth of flatworm larvae. In addition, TTX and several analogues such as 5,6,11-trideoxyTTX, monodeoxyTTXs, dideoxyTTXs, and 11-norTTX-6(S)-ol were identified from toxic flatworm extracts using high-resolution liquid chromatography-mass spectrometry.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

フグ毒テトロドトキシン（TTX）は最も強力な自然毒の1つであり、数多くの海洋生物に含まれている。食料資源の安全性担保のためには、生態系におけるTTXの起源を明らかにする必要がある。本研究では高濃度のTTXを保有するヒラムシに焦点を当て、TTX関連化合物の保有状況、ならびに発生初期の生活史に関する知見を深めることができた。本研究成果は、海洋生物におけるTTXの起源解明の一助となることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Changes in Tissue Distribution of Tetrodotoxin and Its Analogues in Association with Maturation in the Toxic Flatworm, Planocera multitentaculata. (2022)
  • Author(s): Oyama, H.; Ito, M.; Suo, R.; Goto-Inoue, N.; Morisasa, M.; Mori, T.; Sugita, H.; Mori, T.; Nakahigashi, R.; Adachi, M.; Nishikawa, T.; Itoi, S.
  • Journal Title: Mar. Biotecnol. Volume: 24 Issue: 6 Pages: 1158-1167
  • DOI: 10.1007/s10126-022-10179-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tetrodotoxins in the atworm Planocera multitentaculata (2022)
  • Author(s): Suo, R.; Tanaka, M.; Oyama, H.; Kojima, Y.; , Yui, K.; Sakakibara, R.; Nakahigashi, R.; Adachi, M.; Nishikawa, T.; Sugita, H.; Itoi, S.
  • Journal Title: Toxicon Volume: 216 Pages: 169-173
  • DOI: 10.1016/j.toxicon.2022.07.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Local Differences in the Toxin Amount and Composition of Tetrodotoxin and Related Compounds in Pufferfish (Chelonodon patoca) and Toxic Goby (Yongeichthys criniger) Juveniles. (2022)
  • Author(s): Ito, M., Furukawa, R., Yasukawa, S., Sato, M., Oyama, H., Okabe, T., Suo, R., Sugita, H., Takatani, T., Arakawa, O., Adachi, M., Nishikawa, T., Itoi, S.
  • Journal Title: Toxins Volume: 14 Issue: 2 Pages: 150-150
  • DOI: 10.3390/toxins14020150
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The role of toxic planocerid flatworm larvae on tetrodotoxin accumulation in marine bivalves (2021)
  • Author(s): Okabe Taiki、Saito Rion、Yamamoto Kohei、Watanabe Riku、Kaneko Yoshiki、Yanaoka Mutsumi、Furukoshi Seika、Yasukawa Shino、Ito Masaaki、Oyama Hikaru、Suo Rei、Suzuki Miwa、Takatani Tomohiro、Arakawa Osamu、Sugita Haruo、Itoi Shiro
  • Journal Title: Aquatic Toxicology Volume: 237 Pages: 105908-105908
  • DOI: 10.1016/j.aquatox.2021.105908
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First Detection of Tetrodotoxins in the Cotylean Flatworm Prosthiostomum trilineatum (2021)
  • Author(s): Suo Rei、Kashitani Maho、Oyama Hikaru、Adachi Masaatsu、Nakahigashi Ryota、Sakakibara Ryo、Nishikawa Toshio、Sugita Haruo、Itoi Shiro
  • Journal Title: Marine Drugs Volume: 19 Issue: 1 Pages: 40-40
  • DOI: 10.3390/md19010040
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 海洋生物からのモノトリ研究 (2023)
  • Author(s): 周防 玲
  • Organizer: 令和5年度日本水産学会大会春季大会
  • Invited
• [Presentation] ヒラムシ含有 TTX アナログの種間差に関する研究 (2022)
  • Author(s): 田中真誠、尾山 輝、小島雄基、由井健太郎、 杉田治男、榊原 良、中東亮太、 西川俊夫、安立昌篤、 周防 玲、糸井史朗
  • Organizer: 令和4年度日本水産学会大会秋季大会
• [Presentation] クサフグの産卵期における TTX 保有量の変化について (2022)
  • Author(s): 浅野真希、石崎智大、友納大我、白井響子、木原聖人、伊藤正晟、安川詩乃、尾山 輝、 周防 玲、杉田治男、糸井史朗
  • Organizer: 令和4年度日本水産学会大会秋季大会
• [Presentation] オオツノヒラムシの卵の発生に及ぼす海水温の影響 (2022)
  • Author(s): 尾山 輝、周防 玲、杉田治男、糸井史朗
  • Organizer: 令和4年度日本水産学会大会秋季大会
• [Presentation] 沖縄本島におけるクサフグ稚魚の毒性に関する研究 (2022)
  • Author(s): 伊藤正晟、安川詩乃、尾山 輝、白井響子、周防 玲、杉田治男、安立昌篤、西川俊夫、糸井史朗
  • Organizer: 令和4年度日本水産学会大会秋季大会
• [Presentation] ツムギハゼおよびオキナワフグにおける毒化機構の種差に関する研究 (2022)
  • Author(s): 伊藤正晟・古川理紗子・尾山 輝・安川詩乃・岡部泰基・佐藤雅哉・周防 玲・ 杉田治男・高谷智裕・荒川 修・ 安立昌篤・西川俊夫・糸井史朗
  • Organizer: 日本水産学会春季大会
• [Presentation] 日本近海域に生息する二枚貝類のフグ毒保有状況 (2022)
  • Author(s): 安川詩乃・伊藤正晟・尾山 輝・藤田雪乃・岡部泰基・ 小木曽正造・渡部雪菜・松原 創・鈴木信雄・ 平山 真・高谷智裕・荒川 修・ 杉田治男・周防 玲・糸井史朗
  • Organizer: 日本水産学会春季大会
• [Presentation] ツムギハゼおよびオキナワフグのTTXおよび類縁化合物に関する研究 (2021)
  • Author(s): 伊藤正晟・古川理紗子・尾山 輝・安川詩乃・佐藤雅哉・周防 玲・ 杉田治男・高谷智裕・荒川 修・ 糸井史朗
  • Organizer: 日本水産学会秋季大会
• [Remarks] オオツノヒラムシは保有するフグ毒の役割を性成熟に伴い変化させている
  • URL: http://www.msr-nihon-university.org/wp-content/uploads/2022/11/20221108_PR.pdf
• [Remarks] オオツノヒラムシPlanocera multitentaculataに含まれるフグ毒関連成分を同定
  • URL: http://www.msr-nihon-university.org/wp-content/uploads/2022/08/20220810-PressRelease_suo.pdf
• [Remarks] 吸盤亜目ヒラムシに、高濃度のフグ毒が含まれていることを発見
  • URL: http://www.msr-nihon-university.org/2021/01/22/