深部イントロン変異（ディープイントロニック変異）とは？隠れた遺伝子変異が引き起こす病気と最新の診断・治療をやさしく解説

遺伝子検査を受けても「原因が見つからない」と言われた——そんな経験のあるご家族は少なくありません。その「見つからない原因」のひとつが、深部イントロン変異（ディープイントロニック変異）です。これは遺伝子の中でも、従来の検査がほとんど調べてこなかった「イントロンの奥深く」に潜む変異で、正常な設計図の読み取りをこっそり狂わせてしまいます。この記事では、深部イントロン変異が病気を引き起こすしくみ、なぜ見逃されてきたのか、そして全ゲノム解析や核酸医薬といった最新の診断・治療までを、臨床遺伝専門医の視点でやさしく解説します。

1. 深部イントロン変異とは？「設計図の余白」に潜む病気の原因

私たちの遺伝子は、タンパク質の設計情報が書かれたエキソンという部分と、その間に挟まれたイントロンという部分が交互に並んでできています。エキソンが「本文」だとすれば、イントロンは「本文と本文の間の余白」のようなもので、RNAが完成する過程で丁寧に切り取られて捨てられます。深部イントロン変異とは、この余白であるイントロンの中でも、エキソンとの境目（スプライス部位）から少なくとも100塩基以上も奥に離れた場所で起こるDNAの変化のことです[1]。

長らく、こうした非コード領域（タンパク質をコードしない領域）は機能を持たない「ジャンクDNA」と軽視されがちでした。しかし次世代シークエンサーの進歩により、実はこれらの領域が遺伝子発現の精密な制御やRNAの加工に重要な役割を果たしていることがわかってきました。そして、原因不明とされてきた希少疾患や遺伝性疾患の隠れた原因として、深部イントロン変異が強い関心を集めています[1]。

従来の遺伝学的検査の中心であったエクソーム解析（全エクソーム検査：WES）やターゲット遺伝子パネル検査は、タンパク質をコードするエキソン領域と、その周辺のスプライス境界（せいぜいイントロンの端から数十塩基程度）だけを選んで調べる設計になっています[1]。そのため、イントロンの深部に変異を持つ患者さんの多くは、変異があるにもかかわらず「原因不明」とされ、確定診断まで長い道のり（診断のオデッセイ）を歩まされてきました[1]。

深部イントロン変異が病気を引き起こす主なしくみは、RNAが完成する過程である「スプライシング」への干渉です。イントロンの深部に生じたたった1文字の変化（一塩基バリアント：SNV）が、それまで眠っていた「隠れたつなぎ目（クリプティックスプライス部位）」を目覚めさせてしまうのです[6]。

2. 偽エキソンが生まれるしくみ：スプライシングを狂わせる分子メカニズム

深部イントロン変異の病気を理解する鍵は、「偽エキソン（Pseudoexon）」という現象です。通常のスプライシングでは、細胞内の巨大な装置であるスプライソソームが、イントロンを正確に切り取ってエキソン同士をつなぎ合わせます。ところが深部イントロン変異は、イントロンの内部に「まったく新しいエキソン」を能動的に作り出してしまうという、よりダイナミックなしくみで病気を起こします[8]。

正常な状態ではイントロン全体が切り取られるが、深部イントロン変異は隠れたつなぎ目を目覚めさせ、成熟mRNAの中に「偽エキソン」という余計な配列を紛れ込ませる。これによりタンパク質の設計図が途中で止まってしまう。

なぜ1文字の変異で新しいエキソンが生まれるのか

ある配列がエキソンとして認識されるためには、複数のRNAの目印が適切な位置に並んでいる必要があります[8]。イントロンの奥深くのたった1文字の変化が、偶然にもそうした条件を完璧に満たす新しいエキソンを作り出す確率は、一見とても低いように思えます。ところが実際のゲノム上には、進化の過程で完全には排除されずに残った「エキソンに似た潜在的な配列」が数多く潜んでいることがわかっています[8]。

こうした潜在的な配列は、もともとスプライシング機構と無害に付き合う「再帰的スプライシング」や「ポイズンエキソン」などのプロセスに関わっていることが多いのです[8]。これらの領域はすでにスプライシング機構と結びつく素質を持っているため、たった1文字の変異でつなぎ目が少し強まるだけで、他のランダムなイントロン領域よりもはるかに簡単に偽エキソンとして目覚めてしまいます。実際、報告されている偽エキソンの約15.7%は、変異のない細胞でも片方または両方のつなぎ目でわずかな活性を示していたと報告されています[8]。イントロンの奥深くに眠る配列が、少しの後押しで「エキソン化」しやすい素地を持っていることを示す興味深い知見です。なお、Alu配列などのトランスポゾン由来の配列も、こうしたエキソン化の温床になることが知られています。

設計図が途中で止まるとどうなるか

偽エキソンが紛れ込むと、その後の翻訳の過程でフレームシフト（読み枠のズレ）や未成熟終止コドン（本来より手前で設計図を止めてしまう命令）が生じます。すると、細胞に備わった品質管理のしくみである「ナンセンス変異依存mRNA分解機構（NMD）」によってRNAが分解されたり、機能を持たない短いタンパク質しか作られなくなったりします[6]。その結果、正常なタンパク質が欠けたり、著しく機能が落ちたりして、重い病気を引き起こすのです。

また、深部イントロン変異の影響はスプライシングの異常だけにとどまりません。非コード領域には、遺伝子のはたらくタイミングや場所を精密に調整するエンハンサーやCTCF結合部位といった調節スイッチが高い密度で存在しています[9]。深部イントロンの変異がこれらの調節スイッチを壊したり、染色体の立体的なループ構造を変えたりすることで、遺伝子の発現制御そのものが破綻する場合もあります[9]。遺伝性のがん症候群などでは、こうしたしくみでMLH1などのがん抑制遺伝子が働かなくなり、がんになりやすくなる例も報告されています[9]。

3. 深部イントロン変異が引き起こす代表的な病気

深部イントロン変異の病気としての意味を理解するには、すでにしくみが詳しく解明された代表的な病気を見るのがいちばんの近道です。嚢胞性線維症、レーバー先天黒内障、スターガルト病など、多くのメンデル遺伝病で深部イントロン変異が発症原因として特定されています。

嚢胞性線維症（CFTR遺伝子）

嚢胞性線維症は、CFTR遺伝子の異常で起こる病気で、深部イントロン変異は原因アレル全体の約1.5〜3%を占めると推計されています[13]。なかでも有名なのが c.3718-2477C>T（古い呼び方では3849+10kbC>T）という変異です。これはCFTR遺伝子の中でも頻度の高い原因のひとつとして広く知られています[13]。この1文字の変化はイントロン22の深部にあり、強力な新しいつなぎ目（スプライスドナー部位）を作り出します[7]。

その結果、スプライシング機構が誤作動を起こし、84塩基の偽エキソンが成熟CFTR RNAに紛れ込みます[6]。しかもこの偽エキソンの中には設計図を止める命令（未成熟終止コドン）が含まれているため[7]、RNAが分解されるか、機能を持たない短いCFTRタンパク質しか作られず、細胞での塩化物イオンなどの輸送機能が失われます[7]。興味深いことに、異常なスプライシングがどの程度の割合で起こるかには患者さんごとにばらつきがあり、その割合と病気の重さの間に強い相関があることが報告されています[13]。

レーバー先天黒内障（CEP290遺伝子）

幼いころから重い視覚障害を引き起こすレーバー先天黒内障（LCA10）では、最も多い原因がCEP290遺伝子の深部イントロン変異 c.2991+1655A>G です[16]。この変異はイントロン26の深部にあり、128塩基の偽エキソン（終止コドンを含む）を紛れ込ませます[16]。

この変異が特徴的なのは、完全な機能喪失ではなく「次善機能的（ハイポモルフィック）」な性質を持つ点です。つまり、変異を持つRNAのすべてが異常になるわけではなく、一定の割合で正常なRNAも作られ、機能するCEP290タンパク質がある程度供給されます[16]。さらにこの異常の起こりやすさには、細胞の種類による違いや発達段階による違いがあります[16]。たとえば患者さん由来の線維芽細胞では正常なタンパク質が野生型の約50%保たれる一方、iPS細胞から作った網膜の光受容細胞では正常なRNAがわずか10〜20%まで激減します[16]。この細胞ごとの差が、全身の重い病気ではなく眼（網膜）に限った病気になる主な理由と考えられています[16]。

スターガルト病（ABCA4遺伝子）とその他の病気

若い世代に起こる黄斑変性であるスターガルト病（STGD1）では、原因遺伝子ABCA4の変異のうち約10%が深部イントロン変異によるものと大規模解析からわかっています[20]。特にヨーロッパのコホートで繰り返し見られる c.4539+2001G>A 変異は、網膜に特異的に345塩基の偽エキソンを紛れ込ませます[20]。さらに全ゲノム解析により、WESや単一遺伝子解析では原因不明だった患者さんで、複雑な深部イントロンの組み合わせが見つかった例も報告されています[23]。

影響は特定の病気にとどまりません。神経線維腫症1型（NF1）が疑われながら従来検査で病的変異が見つからなかった患者さんで、家族3人まとめての全ゲノム解析（トリオWGS）により、エキソン15から449塩基上流のイントロンに新生突然変異（de novo変異）が特定された事例があります[21]。このように、深部イントロン変異は幅広い遺伝性疾患で報告が相次いでいます。

4. なぜ従来の検査では見つからなかったのか

深部イントロン変異が長く見逃されてきた理由は、従来の主力検査の「守備範囲」にあります。全エクソーム検査（WES）は、メンデル遺伝病の診断で25〜50%という高い診断率をもたらし、長らく第一線で活躍してきた強力なツールです[3]。しかしWESは、ゲノム全体のわずか1.5〜2%を占めるタンパク質コード領域（エキソン）だけを選んで読む設計になっているため、非コード領域であるイントロンの深部は最初から守備範囲の外なのです[3]。

さらに、染色体の大きな構造変化を調べるSNPマイクロアレイも、通常は数十kb未満の細かな一塩基の変化を捉える解像度を持ちません[2]。デュシェンヌ型筋ジストロフィーなどでも、WESやパネル検査、マイクロアレイをすり抜けた深部イントロン変異が、後の全ゲノム解析で見つかる事例が後を絶ちません[2]。WESで診断がつかない膨大な「未解決症例」の背景に、検査の網から漏れた深部イントロン変異や構造変異（SV）が隠れていることが、次第に明らかになってきました[22]。

5. 診断のパラダイム転換：WGSとRNA-seqの統合

全ゲノムシークエンス（WGS）は、ゲノムのコード領域も非コード領域も区別なく、ほぼ均一な精度で読む技術で、WESが持つ「捕捉のかたより」の問題を根本から解決します[2]。ある比較研究では、WESでのみ検出された変異をサンガー法で確認したところ偽陽性率が78%にのぼったのに対し、WGSではわずか17%だったと報告されています[27]。WGSの導入により、これまで見えなかった深部イントロン領域全体が直接見えるようになり、1文字の変異から染色体規模の大きな変化までを網羅的に解析できるようになりました[2]。イントロン・エキソンの境目以外で起こるスプライス変異（深部イントロン変異を含む）は、分子診断全体の約7〜15%を占めると推測されており、WGSを一次検査にする流れを後押ししています[22]。

RNA-seqによる「証拠固め」

WGSでイントロンの奥に変異が見つかっても、それが無害な個人差なのか、病気を起こす変異なのかを、DNAの情報だけで判断するのは困難です。ここで決定的な役割を果たすのが、RNA-seq（RNAシーケンス）です[9]。WGSとRNA-seqを組み合わせると、DNAの変異が実際にRNAレベルでどんな異常（偽エキソンの挿入や発現量の変化など）を起こしているかを、直接かつ定量的に示すことができます[25]。この統合アプローチにより、意義不明のバリアント（VUS）の再分類が進み、未解決症例の診断率がさらに10〜25%向上すると複数の臨床研究で報告されています[26]。

6. AIによる予測とミニジーンアッセイによる証明

WGSで見つかる深部イントロンの変異は膨大な数にのぼり、そのすべてに患者組織からのRNA-seqや実験を行うのは、費用・時間・倫理の面から現実的ではありません。そこで、変異がスプライシングに与える影響をコンピューター上で高精度に予測する「インシリコ（in silico）予測ツール」の重要性が高まっています[5]。

SpliceAIの登場と、その限界

現在、スプライシング予測で最も広く使われ、高い精度を誇るのが、Illumina社の開発した「SpliceAI」です[5]。SpliceAIは、変異を中心に前後1万塩基もの広い配列を一度に読み取れる深層学習モデルで、病気の変異データではなく、正常なゲノム配列だけを使ってスプライシングのルールを自力で学んだ点に特徴があります[34]。そのため、未知の深部イントロン変異に対しても高い予測力を発揮します[34]。SpliceAIは「デルタスコア（0〜1）」という数値で変異の影響を示し、高い感度が欲しいときは0.2、バランス重視なら0.5、高い精度が欲しいときは0.8といった閾値が提案されています[36]。

ただし注意が必要です。SpliceAIはエキソン近くの変異には非常に高い性能を示す（カットオフ0.5以上で感度71%）一方で、予測対象がイントロンの深部に移ると感度が約41%まで大きく低下することが報告されています[38]。SpliceAI以外にも、組織特異的な予測が得意なMMSplice、広い配列を評価できるPangolin、組織ごとの起こりやすさを示すAbSpliceなどのツールがありますが、いずれも変異とスプライス部位の距離に制約があるなど、深部イントロンへの適用にはそれぞれ課題があります[4]。また、深部イントロン変異の病原性そのものを予測することを目指したPDIVASのような専用ツールも開発されつつあります。これらは自院に個別の解説ページはまだありませんが、いずれも「スプライシングが変化する確率」を予測するもので、その変化が実際に病気を起こすかどうかまでは直接判定できない点に、共通の限界があります。

ミニジーンアッセイ：試験管の中で「証拠」をつかむ

AIで「あやしい」と絞り込んだ変異が、本当に異常なスプライシングを起こしているかを決定的に示すには、機能的な検証が必要です。患者さんから脳や網膜などの組織を採取してRNAを調べることが難しい場合の代替手段として確立しているのが、「ミニジーン（Minigene）アッセイ」です[22]。

これは、調べたい深部イントロン変異を含むゲノム領域を、pSPL3などの特殊な「実験用の遺伝子カセット」に組み込み、それを培養細胞に導入して、細胞自身のスプライシング機構に処理させる手法です[24]。正常な配列を入れた場合は正常につながる一方、変異型を入れた場合にだけ偽エキソンの挿入やイントロンの残存が起これば、その深部イントロン変異こそがスプライシング異常の直接の原因であることを、試験管の中で強く証明できます[24]。「WGSで候補を探し、AIで絞り込み、ミニジーンで証明する」——この一連の流れは、未解決疾患の確定診断に至る現代の黄金律となっています[22]。

7. 治療への応用：核酸医薬（ASO）とゲノム編集

深部イントロン変異には、治療の面で大きな利点があります。それは、遺伝子の大部分であるタンパク質コード領域が無傷で保たれている、という点です。つまり、転写後の異常なスプライシングだけを人工的にブロックできれば、正常な機能を持つ完全なタンパク質の発現を回復できる可能性が高いのです。この性質から、深部イントロン変異はアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）による核酸医薬や、CRISPR/Cas9によるゲノム編集の、とても有望な治療標的となっています[13]。

アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）による「ふた」の役割

ASOは、標的とするRNAの特定の配列にぴったりくっつくよう設計された、短い一本鎖の核酸です[20]。深部イントロン変異によって目覚めた異常なつなぎ目や偽エキソンの領域にASOを結合させると、それが物理的な「ふた」として働き、巨大なスプライソソームがその場所を誤って認識するのを立体的に防ぎます。異常な合図が遮られた結果、細胞は本来使うべき正しいエキソン同士を認識して結合し、正しいスプライシングが回復します。こうして正常なRNAと、機能する野生型タンパク質の産生が細胞内で復活するのです[46]。

脊髄性筋萎縮症（SMA）の治療薬として承認されたヌシネルセンが、SMN2遺伝子のイントロンにあるサイレンサーに結合してエキソン7の取り込みを促すしくみで劇的な成功を収めたことは、ASOによるスプライシング修飾療法の強力な概念実証となりました[46]。視覚障害の領域でも、CEP290遺伝子の深部イントロン変異（c.2991+1655A>G）を標的としたASO「セポファルセン（QR-110）」の臨床試験が進められ、初期の段階では硝子体内注射により最高矯正視力の改善などの有望な結果が報告されていました[48][51]。これは網膜の深部イントロン変異に対するRNA療法の可能性を示す成果として注目されました。しかしその後の第2/3相試験（ILLUMINATE試験）では主要評価項目を達成できず、セポファルセンの開発は中止されました。この経緯は、深部イントロン変異を標的としたASO療法が概念実証の段階から実用化へ進む道のりの険しさを示すものであり、現時点でも研究・開発の途上にある技術だといえます。最新の開発状況は今後の公表情報を確認する必要があります。

スターガルト病のABCA4遺伝子の深部イントロン変異に対しても、患者さん由来のiPS細胞や網膜オルガノイドを用いた研究で、特異的に設計されたASOが偽エキソンの挿入を効率よくブロックし、正常なスプライシングを回復させることが示されています[20]。重要なのは、ASO配列のわずか1文字のずれでも効果が大きく落ちるという事実で[20]、患者さん一人ひとりの正確な変異に合わせた精密な設計が不可欠であることを示しています。これはまさに、深部イントロン変異を標的とした治療が精密医療（テーラーメイド医療）の最前線にあることを物語っています。

CRISPR/Cas9による恒久的なアプローチ

ASOはRNAレベルの修飾のため、効果を保つには定期的な反復投与が必要という課題があります[48]。これに対し、DNAレベルでの根本的な解決を目指すCRISPR/Cas9によるゲノム編集の応用も進んでいます。嚢胞性線維症のCFTR深部イントロン変異に対する研究では、異常なつなぎ目を含むイントロン領域そのものをゲノムから物理的に切り取る方法が開発されています[13]。変異を挟む2つのガイドRNAとCas9を使い、細胞が本来持つ修復機構を利用して、偽エキソンをコードする領域ごと切り離すのです[13]。ミニジーンアッセイでの評価でも、この切除によってCFTRの正常なスプライシングが完全に回復することが示されました[13]。イントロン深部の配列は多くの場合、遺伝子の機能に影響しないため、このアプローチは幅広い深部イントロン変異に応用できる汎用性の高い治療法として期待されています[13]。

8. よくある誤解

9. 臨床遺伝専門医からのメッセージ

深部イントロン変異は、遺伝子診断・遺伝形式の理解・遺伝カウンセリングのいずれにも深く関わる用語です。原因が特定されれば、ご本人の確定診断だけでなく、ご家族の保因の可能性や、次のお子さんへの再発リスクの評価にもつながります。だからこそ、変異の同定を出発点として、丁寧な遺伝カウンセリングへと橋渡しすることが大切になります。

よくある質問（FAQ）

参考文献

• [1] Leveraging multiple approaches for the detection of pathogenic deep intronic variants in developmental and epileptic encephalopathies: A case report. PMC. [PMC10984288]
• [2] Genomic Unity Case Study: DMD Deep Intronic Duchenne Muscular Dystrophy. Variantyx. [Variantyx]
• [3] Limitations of Whole Exome Sequencing for Diagnosis. 3billion. [3billion]
• [4] Computational prediction of human deep intronic variation. GigaScience. [Oxford Academic]
• [5] Computational prediction of human deep intronic variation. bioRxiv. [bioRxiv]
• [6] Identification of a Novel Deep Intronic Variant by Whole Genome Sequencing Combined With RNA Sequencing in a Patient With Menkes Disease. Frontiers in Genetics. [Frontiers]
• [7] NM_000492.3(CFTR):c.3718-2477C>T. ClinVar, NCBI. [ClinVar 7166]
• [8] Analysis of Pathogenic Pseudoexons Reveals Novel Mechanisms Driving Cryptic Splicing. Frontiers in Genetics. [Frontiers]
• [9] Multidisciplinary team directed analysis of whole genome sequencing reveals pathogenic non-coding variants in molecularly undiagnosed inherited retinal dystrophies. Human Molecular Genetics. [Oxford Academic]
• [13] Cas9/gRNA targeted excision of cystic fibrosis-causing deep-intronic splicing variants. PLOS ONE. [PLOS ONE]
• [16] Clinical Characterization of Patients With Congenital Retinal Disorders (CEP290). IOVS. [IOVS]
• [20] Antisense Oligonucleotide Screening to Optimize the Rescue of Aberrant Splicing in ABCA4. PMC. [PMC6628380]
• [21] Type I Neurofibromatosis (NF1): Intron Case Study. 3billion. [3billion]
• [22] Editors’ Corner: Unmasking deep intronic variants. PubMed. [PubMed 40992552]
• [23] Rescue of Aberrant Splicing Caused by a Novel Complex Deep-intronic ABCA4 Allele. Genes (Basel). [MDPI Genes]
• [24] Minigene Splicing Assays and Long-Read Sequencing to Unravel Pathogenic Deep-Intronic Variants in PAX6 in Congenital Aniridia. PMC. [PMC9863980]
• [25] WGS and RNA-seq Combination: Multidisciplinary Case Studies in Disease Diagnosis. CD Genomics. [CD Genomics]
• [26] Increasing diagnostic yield by RNA-Sequencing in rare disease. PMC. [PMC6015936]
• [27] Whole-genome sequencing is more powerful than whole-exome sequencing for detecting exome variants. PMC. [PMC4418901]
• [34] Predicting splicing from primary sequence with deep learning (SpliceAI). Illumina. [Illumina]
• [36] Illumina/SpliceAI: A deep learning-based tool to identify splice variants. GitHub. [GitHub]
• [38] Identification of Deep-Intronic Splice Mutations in a Large Cohort of Patients With Inherited Retinal Diseases. PMC. [PMC7960924]
• [46] Antisense oligonucleotide therapy corrects splicing in the common Stargardt disease type 1-causing variant ABCA4 c.5461-10T>C. PMC. [PMC9999166]
• [48] First Patient Receives AON Therapy for LCA10 (Sepofarsen) Phase 2/3 Clinical Trial. Foundation Fighting Blindness. [FFB]
• [51] Results of a phase 1b/2 trial of intravitreal sepofarsen (QR-110) antisense oligonucleotide in Leber congenital amaurosis 10 (CEP290). IOVS. [IOVS]

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