フグの毒化に及ぼすヒラムシの影響―真のフグ毒生産者はだれか？

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H00954
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 糸井 史朗 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (30385992)
• 研究分担者: 高谷 智裕 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(水産), 教授 (90304972) ; 浅川 修一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30231872) ; 鈴木 美和 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (70409069) ; 岩田 繁英 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (80617316)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: フグ毒 / テトロドトキシン（TTX＿） / ツノヒラムシ属 / ゲノム解析 / 毒化機構 / オオツノヒラムシ

研究実績の概要

これまでフグ毒（TTX）保有生物の毒化は、海洋細菌から始まる食物連鎖を通してフグの体内に蓄積されるとの考え方が定説になりつつあった。一方で、海洋細菌により産生されるTTXはきわめて微量なのに対し、フグ類が持つTTXがきわめて膨大なことから、フグ類へのTTXの供給者については不明な点が多く残されていた。本研究では、この謎を明らかにするため、これまでに取り組んだ研究により以下の成果を得た。
これまでにTTXを保有することが知られているヒラムシはツノヒラムシ属に分類される。そこで、三浦半島の葉山沿岸部を中心にツノヒラムシ属を含む有毒ヒラムシ類を採集した。オオツノヒラムシを含むツノヒラムシ属とみられるヒラムシを採取し、これまでの情報と合わせて28S rRNA遺伝子配列にもとづき系統解析した結果、ツノヒラムシ属の特定のグループがフグ毒を保有していることが明らかとなった。
高濃度のTTXを保有するツノヒラムシ属のオオツノヒラムシおよびツノヒラムシの全ゲノム解読を実施し、得られた塩基配列をアセンブルした結果、これまでに両種のミトコンドリアDNAの全長配列を決定できた。両種間の遺伝子の塩基配列の類似度は、rRNAで95.8～97.5%、tRNAで86.6～100%、タンパク質遺伝子で90.9～94.8%であった。また、COI遺伝子領域を用いた系統解析の結果、ツノヒラムシ属の有毒グループでクラスターを形成した。
プランクトン群衆中に含まれるTTX保有生物を検出するため、オオツノヒラムシの幼生をモデルに抗TTX抗体を用いる検出法の開発を試み、特異的にTTXを保有する微小生物を検出することができた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

上記の研究実績の概要には記載していないが、フグの毒化に関わるヒラムシ類の探索については、複数の海域で実施してまとまった数のオオツノヒラムシを採取できていることに加え、その資源量の推定については、これまでに採取したオオツノヒラムシを中心に、その採取海域および採取量（個体数、重量等）をもとに推定する準備を進めている。この情報を用いたフグ類を中心としたフグ毒保有生物の毒化機構の生態系モデリングを実施している。
ツノヒラムシ類の分布調査については、ツノヒラムシやオオツノヒラムシ以外のツノヒラムシ属ヒラムシを採取することができたが、TTXを保有する新たなツノヒラムシ属は見つかっていない。また、これまで高濃度のTTXを保有するヒラムシ類は、ツノヒラムシ属が含まれる吸盤亜目に限られていたが、本研究を行う中で無吸盤亜目のヒラムシ類にもTTXを保有するヒラムシが検出された。今後は、無吸盤亜目のヒラムシについても分析を進める必要性が示されたと考えている。
ヒラムシの共生細菌およびヒラムシ自身がTTXを生合成している可能性も視野に研究を進めており、これを支持するデータも集積しつつある。引き続きヒラムシ類のゲノム解析およびトランスクリプトーム解析を実施している。
プランクトン群衆中からTTX保有生物を検出するため、オオツノヒラムシの幼生をモデルに抗TTX抗体を用いる検出法を開発し、特異的にTTXを保有する微小生物を検出することができたため、自然海域で集積した試料に対して試行中である。

今後の研究の推進方策

これまでに計画初年度の研究を実施し、順調に基礎データを集積しつつある。オオツノヒラムシを種々の海域で採取し、資源量を推定する準備が整いつつあることから、フグ類を中心としたフグ毒保有生物の毒化機構の生態系モデリングを様々な条件で推進する予定である。
TTX保有ヒラムシは、当初、無吸盤亜目のツノヒラムシ属のヒラムシ類に限定されると考えていたが、本研究を遂行する中で、体サイズはツノヒラムシ類と比較すると小型であるものの、保有するTTX濃度はオオツノヒラムシに匹敵する吸盤亜目のヒラムシが見つかった。これは、TTX保有魚の毒化には、オオツノヒラムシを中心としたツノヒラムシ属のヒラムシの寄与が大きいものの、これ以外の分類群のヒラムシ類にもTTXの供給者が存在する可能性を示唆するものであることから、調査対象とするヒラムシの分類群を拡大して研究を進める予定である。
ツノヒラムシ類は、無毒の餌を与えても保有するTTX量が上昇する傾向が認められることから、ヒラムシの共生細菌およびヒラムシ自身がTTXを生合成している可能性がかんがえられるため、引き続きヒラムシ類のゲノム解析およびトランスクリプトーム解析を実施してTTXの蓄積、場合によってはTTXの生合成系に関与する遺伝子群を見出す予定である。
抗TTX抗体を用いてプランクトン群衆中からTTX保有生物を検出できる可能性が示されたため、自然海域で集積した試料に対して当該手法を適用し、新たなTTX保有生物の検出を進めるとともに、TTX保有生物間のTTXの授受についても新たな関係を明らかにしていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Taxonomic distribution of tetrodotoxin in acotylean flatworms (Polycladida: Platyhelminthes) (2020)
  • 著者名/発表者名: Kashitani Maho, Okabe Taiki, Oyama Hikaru, Noguchi Kaede, Yamazaki Haruka, Suo Rei, Mori Tetsushi, Sugita Haruo, Itoi Shiro
  • 雑誌名: Marine Biotechnology 巻: 22 ページ: 805～811
  • DOI: 10.1007/s10126-020-09968-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] The planocerid flatworm is a main supplier of toxin to tetrodotoxin-bearing fish juveniles (2020)
  • 著者名/発表者名: Itoi Shiro, Sato Tatsunori, Takei Mitsuki, Yamada Riko, Ogata Ryuya, Oyama Hikaru, Teranishi Shun, Kishiki Ayano, Wada Takenori, Noguchi Kaede, Abe Misato, Okabe Taiki, Akagi Hiroyuki, Kashitani Maho, Suo Rei, Koito Tomoko, Takatani Tomohiro, Arakawa Osamu, Sugita Haruo
  • 雑誌名: Chemosphere 巻: 249 ページ: 126217
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and phylogenetic position of two sympatric sister species of toxic flatworms Planocera multitentaculata and Planocera reticulata (Platyhelminthes: Acotylea) (2020)
  • 著者名/発表者名: Yonezawa Ryo, Itoi Shiro, Igarashi Yoji, Yoshitake Kazutoshi, Oyama Hikaru, Kinoshita Shigeharu, Suo Rei, Yokobori Shinichi, Sugita Haruo, Asakawa Shuichi
  • 雑誌名: Mitochondrial DNA Part B 巻: 5 ページ: 2352～2354
  • DOI: 10.1080/23802359.2020.1730255
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Toxic Flatworm Egg Plates Serve as a Possible Source of Tetrodotoxin for Pufferfish (2019)
  • 著者名/発表者名: Taiki Okabe, Hikaru Oyama, Maho Kashitani, Yuta Ishimaru, Rei Suo, Haruo Sugita, Shiro Itoi
  • 雑誌名: Toxins 巻: 11 ページ: 402(8 pages)
  • DOI: 10.3390/toxins11070402
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Contrasting Toxin Selectivity between the Marine Pufferfish Takifugu pardalis and the Freshwater Pufferfish Pao suvattii (2019)
  • 著者名/発表者名: Gao Wei、Kanahara Yoko、Yamada Misako、Tatsuno Ryohei、Yoshikawa Hiroyuki、Doi Hiroyuki、Takatani Tomohiro、Arakawa Osamu
  • 雑誌名: Toxins 巻: 11 ページ: 470(11 pages)
  • DOI: 10.3390/toxins11080470
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] フグ毒テトロドトキシンを保有するヒラムシのドラフトゲノム構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 米澤遼、五十嵐洋治、吉武和敏、糸井史朗、周防玲、杉田治男、木下滋晴、浅川修一
  • 学会等名: 令和2年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] クサフグの毒化に及ぼすヒラムシの卵の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡部泰基、尾山輝、柏谷真保、石丸悠太、周防玲、杉田治男、糸井史朗
  • 学会等名: 令和元年度日本水産学会秋季大会
• [学会発表] The hunt for tetrodotoxin producers from the flatworm, <I>Planocera multitentaculata</I> (2019)
  • 著者名/発表者名: Haruka Yamazaki, Maho Kashitani, Yasuhito Yokoi, Taiki Okabe, Hikaru Oyama, Shiro Itoi, Haruo Sugita, Tetsusi Mori
  • 学会等名: Marine Biotechnology Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Distribution of tetrodotoxin in acotylean flatworms (Platyhelminthes) (2019)
  • 著者名/発表者名: Maho Kashitani，Taiki Okabe，Hikaru Oyama，Kaede Noguchi，Haruka Yamazaki，Rei Suo，Tetsushi Mori，Haruo Sugita，Shiro Itoi
  • 学会等名: Marine Biotechnology Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] フグにおけるフグ毒の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 糸井史朗
  • 学会等名: 第12回北陸合同バイオシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Pufferfish ingests tetrodotoxin by feeding on toxic egg plates of the flatworm <I>Planocera multitentaculata</I> (2019)
  • 著者名/発表者名: Taiki Okabe, Hikaru Oyama, Maho Kashitani, Yuta Ishimaru, Rei Suo, Haruo Sugita, Shiro Itoi
  • 学会等名: International Symposium on Aquatic Metagenomics
  • 国際学会
• [学会発表] Towards the elucidation of the origin of tetrodotoxin (TTX): metagenomic analysis of toxic flatworm (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryo Yonezawa, Shiro Itoi, Yoji Igarashi, Kazutoshi Yoshitake, Hikaru Oyama, Shigeharu Kinoshita, Rei Suo, Shinichi Yokobori, Haruo Sugita, Shuichi Asakawa
  • 学会等名: International Symposium on Aquatic Metagenomics
  • 国際学会
• [学会発表] 人工種苗トラフグの孵化後初期におけるTTX量の変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 五十川純太、鈴木重則、荒川修、高谷智裕
  • 学会等名: 令和元年度日本水産学会秋季大会
• [学会発表] 石垣島米原ウモレオウギガニの地理的分布と保有毒成分 (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang Yuchengmin、上西園透生、筒井英人、山脇信博、森井康弘、荒川修、高谷智裕
  • 学会等名: 令和元年度日本水産学会秋季大会
• [備考] クサフグは毒を獲得するためにヒラムシの有毒卵を食べる
  • URL: http://www.msr-nihon-university.org/2019/07/16/
• [備考] 岡部泰基が国際メタゲノムシンポジウム2019でベストポスター賞を受賞しました
  • URL: http://www.msr-nihon-university.org/2019/12/15/
• [備考] フグ毒保有魚は、有毒ヒラムシの幼生を摂餌して毒化する
  • URL: http://www.msr-nihon-university.org/2020/02/17/