B型肝炎ウイルス(HBV)は、ヘパドナウイルス科(hepar - liver、DNA - DNA、つまり肝臓に影響を与えるDNA含有ウイルス)のオルソヘパドナウイルス属に属します。B型肝炎ウイルスまたはデーン粒子は球形で、直径40〜48nm(平均42nm)です。膜は厚さ7nmのリン脂質二重層で構成され、その中に数百のタンパク質分子、糖タンパク質、リポタンパク質からなる表面抗原粒子が浸されています。HBVの内部には、直径28nmの正二十面体の形状をしたヌクレオカプシドまたはコアがあり、HBVゲノム、末端タンパク質、酵素DNAポリメラーゼが含まれています。HBVゲノムは、部分的に二本鎖のDNA分子で表され、開いたリング形状で、約3200ヌクレオチド塩基対(3020〜3200)が含まれています。 HBV DNA には、エンベロープの表面抗原である HBsAg をコードする S 遺伝子、HBcAg をコードする C 遺伝子、逆転写酵素の機能を持つ DNA ポリメラーゼに関する情報をコードする P 遺伝子、X タンパク質に関する情報を持つ X 遺伝子の 4 つの遺伝子が含まれています。
HBsAgは肝細胞の細胞質で合成されます。ウイルス複製の過程では、明らかに過剰なHBsAgが生成されるため、患者の血清中には完全なウイルスではなく、HBsAg粒子が優勢となります。平均して、ウイルス粒子1個あたり1,000~1,000,000個の球状HBsAg粒子が存在します。さらに、B型肝炎ウイルスの患者の血清には、ヌクレオカプシドにHBV DNAが含まれない欠陥ウイルス粒子(血液中のウイルス粒子プールの最大50%)が含まれる場合があります。HBsAgには、adw、adr、ayw、ayrの4つの主要なサブタイプがあることが分かっています。ウクライナでは、主にaywとadwのサブタイプが登録されています。 S遺伝子およびプレS遺伝子のヌクレオチド配列解析に基づき、世界各地で採取されたウイルス分離株は、ラテンアルファベットのA、B、C、D、E、F、G、Hで示される8つの主要な遺伝子型に分類されます。ウクライナでは遺伝子型Dが主流で、遺伝子型Aは比較的少ない頻度で報告されています。HBV遺伝子型とHBsAg血清型の完全な対応関係は確立されていません。HBVのサブタイプと遺伝子型の研究は、特定のウイルス変異体と急性・慢性肝炎の重症度、劇症型B型肝炎の発症との関係を明らかにすること、ワクチンの開発、抗ウイルス療法の有効性評価に重要です。
急性 B 型肝炎を背景に重度の肝炎を発症する確率、および慢性 B 型肝炎患者における肝細胞癌の形成確率は、ジェノタイプ C 感染者のほうがジェノタイプ B 感染者よりも高い。ジェノタイプ B はジェノタイプ C に比べて若い年齢で HBe/抗 HBe 抗体の血清変換を起こす可能性が高い。ジェノタイプ A および B の患者は、ジェノタイプ A および B の感染者に比べてインターフェロン治療に反応する確率が高い。
HBV S遺伝子は、中和抗体の生成を引き起こすHB-Agの合成に関与しているため、S遺伝子は遺伝子組み換えワクチンの製造に使用されます。
遺伝子C(コア遺伝子)は、ヌクレオカプシドタンパク質(HBcAg)をコードします。HBcAgは、複製サイクルが完了した後にHBV DNAがパッケージングされるコア粒子へと自己集合する能力を有します。コア遺伝子には、プレコアポリペプチドをコードするプレコア領域が含まれており、このポリペプチドは可溶性形態に改変されて小胞体へ分泌され、その後、HBeAg(HBV e抗原)タンパク質として血液中に排出されます。HBeAgは、特異的な細胞傷害性Tリンパ球のプール形成を引き起こす主要なエピトープの一つであり、これらの細胞傷害性Tリンパ球は肝臓へ遊走し、ウイルス排除を担います。プレコア領域の変異は、HBeAg産生の減少または完全な停止につながることが確認されています。慢性B型肝炎の発症において、HBe抗原陰性のHBV株が選択されると、体内の免疫制御を回避できるため、慢性HBe抗原陽性ウイルス性B型肝炎からHBe抗原陰性の慢性B型肝炎の段階に移行します。HBe抗原陰性の慢性B型肝炎患者は、病気の生化学的プロファイルが異なり(ALT値の波状特性)、血液中のHBV DNA含有量が低く、抗ウイルス薬による治療に対する反応が悪くなります。
P遺伝子は、酵素活性を持つタンパク質、HBV DNAポリメラーゼをコードしています。この酵素は逆転写酵素としても機能します。HBV DNA P遺伝子の変異の臨床的意義は、主に慢性B型肝炎のヌクレオシドアナログによる治療に対する耐性と関連しています。
X遺伝子は、HBVキャリアにおける原発性肝癌の発生に重要な役割を果たすタンパク質をコードしています。さらに、Xタンパク質は他のウイルス、特にHIVの複製を活性化する能力があり、HBVおよびHIVウイルスに感染した人の臨床経過の悪化を決定づけます。
人体内では、それぞれのHBV抗原に対して抗体が産生されます。臨床現場では、抗原と抗体の検出は、B型肝炎ウイルスの診断、病期の判定、予後予測、治療効果の評価、ワクチン接種および再接種の適応の決定に用いられます。
HBVは物理的および化学的因子に対して高い耐性を有し、血清中では室温で3ヶ月、20℃では15年間、乾燥血漿中では最大25年間生存し、多くの消毒剤や血液保存剤の作用下でも死滅しません。オートクレーブ(45分)および乾熱滅菌(160℃以上)によって不活化されます。エーテルおよび非イオン性界面活性剤には敏感です。化学的消毒には主にアルデヒドと塩素化合物が使用されます。