一、肿瘤相关的生物标志物
1．程序性死亡配体-1（programmed death-ligand 1，PD-L1）表达：
PD-L1是程序性死亡蛋白-1（programmed cell death protein 1，PD-1）的配体之一，多个Ⅱ期或Ⅲ期临床试验结果均表明肿瘤细胞上PD-L1高表达的患者可能从免疫治疗中获得更高的客观缓解率（objective response rate，ORR）、更长的无进展生存期（progression-free survival，PFS）和总生存期（overall survival，OS）[1,2,3,4]。因此，多种PD-L1试剂盒被批准用于筛选适合免疫治疗的患者，但用PD-L1作为单一预测预后的标志物仍存在不可忽视的缺陷。首先，现有的PD-L1检测方法尚未标准化，众多临床试验采用的免疫组织化学检测试剂盒的抗体、染色细胞（肿瘤细胞、免疫细胞）、染色部位（胞膜、胞内）及临界值均不同，难以将各项试验结果进行整合分析并达到广泛共识。PD-L1免疫组织化学检测法与蓝图项目（Blueprint PD-L1 Immunohistochemistry Comparability Project）的Ⅱ期研究对5种PD-L1检测试剂盒进行了比较，发现22C3、28-8和SP263的检测结果具有高度一致性，但SP142的敏感度较低，73-10的敏感度较高[5]。其次，部分临床试验中使用的检测标本为存档的肿瘤组织，不能反映免疫治疗前的真实状态。PD-L1的表达呈动态、可诱导性，多种因素如接受化疗、放疗等都可能上调肿瘤组织内PD-L1的表达水平[6]。再者，患者的多个肿瘤病灶之间，甚至同一病灶内部不同区域之间均存在异质性[7,8]。活检取材往往取决于操作的创伤程度和组织的易及性，针刺取材可获取的肿瘤组织有限，而局部且有限的肿瘤组织并不能反映该患者的实际免疫表型。肿瘤免疫表型的时空异质性要求患者能够接受动态连续的多部位取材，而这在临床实践中极为困难。
2．肿瘤突变负荷（tumor mutation burden，TMB）:
指肿瘤基因组编码区内的体细胞突变数量，具体定义为：每兆碱基内发生置换和插入或缺失突变的总数[9]，与新抗原的产生及免疫应答的激活密切相关。高TMB的患者常具有更活跃的免疫应答并能够从免疫治疗中获益。基于CheckMate 026和CheckMate 227两项临床研究结果[10,11]，TMB作为潜在的生物标志物被美国国立综合癌症网络（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）NSCLC指南推荐用于识别适合接受免疫治疗的肺癌患者，但目前对于如何衡量TMB尚无共识。
与PD-L1一样，TMB也面临着肿瘤时空异质性和缺乏标准化检测方法的问题。存档的组织由于核酸的降解可能导致TMB检测结果偏低。全外显子测序（whole exome sequencing，WES）是理想的TMB检测方法，但由于其价格昂贵、费时，不易在临床推广。目前有多个基于二代测序（next generation sequencing，NGS）平台的TMB检测方法（如Foundation One CDx和MSK-IMPACT）已显示出与WES检测结果的高度一致性[9,12]，但TMB的临界值尚存争论。除数量外，TMB的种类也可能影响免疫治疗的反应，与单核苷酸变异（single-nucleotide variations，SNV）相比，插入或缺失突变产生的新抗原具有更强的免疫原性[13]，因此，单纯以TMB数量来预测治疗效果未必准确。
微卫星不稳定性（microsatellite instability，MSI）是指肿瘤细胞内的微卫星由于重复单位的插入或缺失而导致微卫星长度的改变，是由错配修复（mismatch repair，MMR）基因缺陷导致的。DNA损伤修复功能的缺陷可能导致较高的TMB[14]，进而增加免疫治疗的响应率。NSCLC患者中MMR缺陷和MSI的发生率极低，不足1%[15]，故MSI在NSCLC中的应用价值尚不确切。
3．肿瘤浸润淋巴细胞：
肿瘤细胞上PD-L1的表达部分源于致癌信号通路激活导致的内源性表达，另一条重要途径即是通过肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocytes，TIL）分泌的γ-干扰素（inteferon gama，IFN-γ）诱导性表达。根据肿瘤细胞PD-L1的表达和肿瘤组织内TIL的浸润程度可将肿瘤分为4种类型[16]：（1）PD-L1与TIL均阳性，即"适应性免疫耐受"，该型最可能从免疫治疗中获益[17,18]；（2）PD-L1与TIL均阴性，即"免疫忽视"，肿瘤微环境内缺乏免疫反应，预后最差；（3）PD-L1阳性而TIL阴性，该型肿瘤细胞上的PD-L1多为致癌信号通路导致的内源性表达，抗PD-1或PD-L1单抗治疗常难以起效；（4）PD-L1阴性而TIL阳性，提示存在由PD-L1外的其他机制导致的免疫耐受。文献报道NSCLC患者中Ⅰ型患者仅占29.4%[19]，因此，如何联合其他抗肿瘤治疗促进肿瘤抗原的暴露并诱导TIL的浸润，从而改变患者的免疫表型，使其获益于抗PD-1或PD-L1治疗是有待进一步探索的方向。此外，TIL的检测标准尚未建立，且肿瘤的空间异质性也在极大程度上限制了TIL预测的准确性。
4．IFN-γ相关的标志物：
IFN-γ相关信号通路在发挥抗肿瘤免疫效应中至关重要。IFN-γ mRNA基线表达水平高的患者可能获得更长的PFS[20]；另一项研究检测了与IFN-γ相关的10个基因，结果发现IFN-γ相关的基因表达模式亦可预测免疫治疗的疗效[21]，反之，IFN-γ下游信号通路的缺陷可导致免疫治疗的失败。对接受抗细胞毒T淋巴细胞相关抗原-4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4，CTLA-4）单抗治疗无反应的黑色素瘤患者的全基因组进行分析后发现，IFN-γ通路上的基因发生了大量的拷贝数变化和SNV[22]；此外，IFN-γ信号通路上的JAK1/2分子的失功能突变还可能介导了抗PD-1或PD-L1单抗治疗的原发性耐药[23]。相关研究主要集中在黑色素瘤领域，有关NSCLC患者的数据较为有限，因此IFN-γ相关基因表达对肺癌免疫治疗的指导意义仍不明确。
5．人类白细胞抗原（human leucocyte antigen，HLA）相关的标志物：
HLA是人类组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）的表达产物，肿瘤细胞表面上存在HLA-Ⅰ类分子，参与肿瘤抗原的处理和呈递，对T细胞识别肿瘤并发挥抗肿瘤效应至关重要。HLA-Ⅰ的基因型可影响免疫治疗的疗效，杂合型HLA-Ⅰ的患者可获得较长的OS[24]。B2M基因在HLA-Ⅰ的折叠及转运过程中必不可少，B2M基因的截断突变可导致肿瘤细胞表面HLA-Ⅰ的缺失，导致免疫治疗的失败[25]。
6．肺癌驱动基因：
携带不同驱动基因如表皮生长因子（epidermal growth factor receptor，EGFR）、间变性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）、KRAS基因等的NSCLC患者免疫治疗的缓解率不同。目前认为，EGFR突变与ALK重排的NSCLC不是免疫治疗的优势人群，EGFR突变甚至与免疫治疗的超进展相关，这部分群体应在靶向治疗失败后再考虑免疫治疗[26,27]。
7．液体活检：
液体活检即通过检测体液中含有的肿瘤来源成分进行疾病诊断，具有低创伤、可重复等优势，可动态监测患者的免疫状态，克服肿瘤的异质性，有助于免疫治疗策略的调整，实现精准治疗。
肿瘤细胞分泌的外泌体上携带的PD-L1（exosomal PD-L1，ePD-L1）分子可与循环中的免疫细胞（特别是CD8+T细胞）相互作用，抑制其发挥效应，可能是肿瘤免疫逃逸的机制之一[28]。一项纳入小样本黑色素瘤与肺癌人群的临床研究发现，免疫治疗初期外泌体上PD-L1 mRNA水平的显著下降与肿瘤病灶的缓解相关，但mRNA水平与ePD-L1是否呈线性相关尚不明[29]。在其他瘤种中ePD-L1也显示了不同程度的预测价值。目前尚未见ePD-L1与肺癌免疫治疗预后关系的大样本研究报道。此外，由于技术和费用问题，ePD-L1的临床应用仍有一段漫长路程。
对两项大型随机对照临床试验的回顾性分析结果显示，外周血中TMB与组织中TMB水平有较高的相关性，在接受抗PD-L1单抗治疗的患者中，外周血TMB水平高的患者可获得更长的PFS和OS[30]。该结果同时也催生了另一项前瞻性的BFAST研究，探讨基于NGS的外周血TMB是否可作为NSCLC一线免疫治疗的疗效预测指标[31]。与组织TMB相比，外周血TMB可重复检测并能覆盖肿瘤异质性，具有良好的应用前景。
