PD-1主要表达于激活的T细胞表面，其配体PD-L1在多种正常组织和肿瘤组织中均有表达，两者相互结合，抑制T细胞的活化，维持T细胞免疫稳态。而在许多肿瘤中，肿瘤细胞高表达 PD-L1分子，与肿瘤部位浸润T淋巴细胞表面的PD-1分子结合后，抑制T细胞活性，实现肿瘤的免疫逃避。理论上讲，PD-L1 表达水平越高，PD-1/PD-L1通路的免疫抑制作用越活跃，因此使用免疫检查点抑制剂效果会更好。

一些研究表明，PD-L1 的表达与免疫检查点抑制剂的疗效正相关。在针对晚期非小细胞肺癌（NSCLC）的头对头对比传统化疗的Ⅲ期随机对照临床研究Keynote-024中，PD-L1肿瘤比例评分（TPS）≥50%，且无EGFR或ALK敏感突变的晚期非小细胞肺癌患者，一线选择帕博利珠单抗相比化疗，有更长的无进展生存（PFS）期和总生存（OS）期，基于 Keynote-024研究结果，美国食品与药物管理局（FDA）批准对于PD-L1表达≥50% 、初诊的晚期NSCLC患者可以一线选择帕博利珠单抗治疗。

PD-L1 的表达水平与使用纳武利尤单抗的疗效亦存在相关性，在CheckMate-057研究的非鳞NSCLC患者中，纳武利尤单抗治疗组优于多西他赛治疗组的OS获益，大部分都是由PD-L1＞ 10%的患者所贡献的。在 Checkmate-012研究中，纳武利尤单抗联合伊匹木单抗用于治疗晚期NSCLC患者，PD-1≥1%的患者有效率更高，PD-L1≥50%的患者的有效率高达90%以上。

虽然在一些研究中PD-L1的表达与疗效正相关，然而在某些癌种中，PD-L1 的表达与临床获益无关。例如在肾细胞癌的二线治疗研究中，无论PD-L1表达是否大于1% ，患者都能从 纳武利尤单抗的治疗中获得OS获益。在同一癌种中，PD-L1表达作为疗效预判生物标志物仍然存在局限性，主要表现为一部分PD-L1阴性的患者能够从PD-1/L1药物中获益，而另一部分PD-L1 阳性患者却不能获益。

此外，PD-L1 作为生物标志物也面临一些其他挑战。有研究表明PD-L1表达水平处于动态变化过程，能否有效预测免疫治疗疗效尚缺乏有效临床数据支持。由于肿瘤具有异质性，同一个病灶的不同位置，不同病灶之间的PD-L1表达可能是不同的。检测平台、检测方法、检测阈值、染色系统等暂时没有成熟统一的设定，这些因素在一定程度上限制了PD-L1作为预测疗效的生物标志物的应用。

肿瘤突变负荷（tumor mutational burden，TMB）定义为每兆碱基(1Mb）中的突变总数量，即肿瘤基因组去除胚系突变后的体细胞突变总数量。通俗一点说，TMB就是评价基因突变频率高低的指标。一般认为，肿瘤细胞基因突变频率高，则细胞表面所携带的肿瘤抗原就多，越有可能被免疫系统视为外源物质，从而激活人体的免疫反应。因此，检测恶性肿瘤的肿瘤突变负荷，就可以预测患者对免疫治疗的效果。

TMB高的肿瘤患者可能免疫治疗的疗效更好，这已经在黑色素瘤、尿路上皮癌、NSCLC、小细胞肺癌和结直肠癌中得到证实。2018年，首个关于TMB作为伴随诊断的前瞻性研究 Check-Mate227研究公布，结果表明，在TMB≥10的晚期NSCLC患者中，与铂类双联化疗相比，纳武利尤单抗联合低剂量伊匹木单抗治疗能够显著延长1 年的PFS率（42.6%对13. 2%），PFS期也显著延长（7.2个月对5.4个月）。

在另一项关于TMB的前瞻性研究CheckMate-568研究中，接受 纳武利尤单抗联合伊匹木单抗治疗的NSCLC患者，无论PD-L1表达水平如何，TMB≥10的患者中位PFS期显著优于TMB＜10的患者，为7.1个月对2.6 个月。基于这两项研究的结果，美国国家综合癌症网络（NCCN）指南已经推荐TMB作为NSCLC免疫治疗标志物。

尽管TMB是一种极具潜力的免疫治疗生物标志物，但在临床实践中，其应用仍存在一定的局限性，在一些研究中，TMB高的患者也存在免疫治疗不应答的情况，但在TMB低的患者中，仍有一部分人使用免疫治疗有效。总的来说，虽然高TMB 的患者治疗应答较好，而且对免疫治疗应答的患者其TMB平均值也高于非应答患者，但对于TMB低的患者，不能完全排除使用免疫治疗有效的可能性。

MSI-H作为免疫检查点抑制剂的一个有效生物标志物，在结直肠癌中得到了证实。2016年美国临床肿瘤学会（ASCO）年会报道了Ⅱ期随机试验CheckMate-142研究的中期结果, 本 研究评价纳武利尤单抗单药或联合抗CILA-4 抗体伊匹木单抗 在MSI-H表型和非MSI-H表型mCRC治疗中的疗效。结果显示 , MSI-H型治疗组中联合组（纳武利尤单抗3 mg/kg+伊匹木单抗1 mg/kg）的客观缓解率（33.3%）优于单药组 (25.5%)， 同时在联合组，MSI-H型治疗组ORR显著优于非 MSI-H 表型治疗组。与非 MSI-H 型患者相比，MSI-H 型患者应用免疫检测点抑制剂明显获益更多。

美国癌症研究学会（AACR）在2016年一篇MSI与PD-1的综述里提到，免疫治疗效果的最终生物标志物并不是MSI，也不是TMB，而是出现免疫原性的新抗原。这在未来可能会更直接地评估免疫治疗，进而使免疫治疗更加精准，但是目前，MSI的状态是免疫治疗的一种非常实际且实用的生物标志物；2017年FDA已经完全承认了MSI作为免疫治疗广谱生物标志物的重要性，在治疗前也需要考虑肿瘤的类型并进行MSI检测。

免疫检测点疗法的预测性生物标志物研究至关重要, 合格的标志物要求在筛选治疗获益人群 , 评估治疗临床效果 , 监测预后病情变化上具备良好的指导性。探索高效敏感的生物标志物是今后研究重点与方向，通过科学有效的指导, 实现肿瘤的个体化治疗及精准治疗, 为肿瘤患者带来更多获益。