Autoantibodies against the enzyme transglutaminase 2 (TG2) are characteristic of celiac disease (CeD), and TG2-specific IgA plasma cells are abundant in gut biopsies of patients. We here describe the corresponding population of autoreactive B cells in blood. Circulating TG2-specific IgA cells were found in untreated patients on a gluten-containing diet but not in controls. They were clonally related to TG2-specific small intestinal plasma cells, and they expressed gut-homing molecules, indicating that they are plasma cell precursors. Unlike other IgA-switched cells, the TG2-specific cells were negative for CD27, placing them in the double negative (IgD-CD27-) category. They had a plasmablast or activated memory B-cell phenotype, and they harbored fewer variable region mutations than other IgA cells. Based on their similarity to naive B cells, we propose that autoreactive IgA cells in CeD are generated mainly through chronic recruitment of naive B cells via an extrafollicular response involving gluten-specific CD4+ T cells.

Antibodies specific for antigenic peptides bound to major histocompatibility complex (MHC) molecules are valuable tools for studies of antigen presentation. Such T-cell receptor (TCR)-like antibodies may also have therapeutic potential in human disease due to their ability to target disease-associated antigens with high specificity. We previously generated celiac disease (CeD) relevant TCR-like antibodies that recognize the prevalent gluten epitope DQ2.5-glia-α1a in complex with HLA-DQ2.5. Here, we report on second-generation high-affinity antibodies towards this epitope as well as a panel of novel TCR-like antibodies to another immunodominant gliadin epitope, DQ2.5-glia-α2. The strategy for affinity engineering was based on Rosetta modeling combined with pIX phage display and is applicable to similar protein engineering efforts. We isolated picomolar affinity binders and validated them in Fab and IgG format. Flow cytometry experiments with CeD biopsy material confirm the unique disease specificity of these TCR-like antibodies and reinforce the notion that B cells and plasma cells have a dominant role in gluten antigen presentation in the inflamed CeD gut. Further, the lead candidate 3.C11 potently inhibited CD4+ T-cell activation and proliferation in vitro in an HLA and epitope specific manner, pointing to a potential for targeted disease interception without compromising systemic immunity.