一、腫瘤相關的生物標誌物
1．程序性死亡配體-1（programmed death-ligand 1，PD-L1）表達：
PD-L1是程序性死亡蛋白-1（programmed cell death protein 1，PD-1）的配體之一，多個Ⅱ期或Ⅲ期臨床試驗結果均表明腫瘤細胞上PD-L1高表達的患者可能從免疫治療中獲得更高的客觀緩解率（objective response rate，ORR）、更長的無進展生存期（progression-free survival，PFS）和總生存期（overall survival，OS）[1,2,3,4]。因此，多種PD-L1試劑盒被批准用於篩選適合免疫治療的患者，但用PD-L1作為單一預測預後的標誌物仍存在不可忽視的缺陷。首先，現有的PD-L1檢測方法尚未標準化，眾多臨床試驗採用的免疫組織化學檢測試劑盒的抗體、染色細胞（腫瘤細胞、免疫細胞）、染色部位（胞膜、胞內）及臨界值均不同，難以將各項試驗結果進行整合分析並達到廣泛共識。PD-L1免疫組織化學檢測法與藍圖項目（Blueprint PD-L1 Immunohistochemistry Comparability Project）的Ⅱ期研究對5種PD-L1檢測試劑盒進行了比較，發現22C3、28-8和SP263的檢測結果具有高度一致性，但SP142的敏感度較低，73-10的敏感度較高[5]。其次，部分臨床試驗中使用的檢測標本為存檔的腫瘤組織，不能反映免疫治療前的真實狀態。PD-L1的表達呈動態、可誘導性，多種因素如接受化療、放療等都可能上調腫瘤組織內PD-L1的表達水平[6]。再者，患者的多個腫瘤病灶之間，甚至同一病灶內部不同區域之間均存在異質性[7,8]。活檢取材往往取決於操作的創傷程度和組織的易及性，針刺取材可獲取的腫瘤組織有限，而局部且有限的腫瘤組織並不能反映該患者的實際免疫表型。腫瘤免疫表型的時空異質性要求患者能夠接受動態連續的多部位取材，而這在臨床實踐中極為困難。
2．腫瘤突變負荷（tumor mutation burden，TMB）:
指腫瘤基因組編碼區內的體細胞突變數量，具體定義為：每兆鹼基內發生置換和插入或缺失突變的總數[9]，與新抗原的產生及免疫應答的激活密切相關。高TMB的患者常具有更活躍的免疫應答並能夠從免疫治療中獲益。基於CheckMate 026和CheckMate 227兩項臨床研究結果[10,11]，TMB作為潛在的生物標誌物被美國國立綜合癌症網絡（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）NSCLC指南推薦用於識別適合接受免疫治療的肺癌患者，但目前對於如何衡量TMB尚無共識。
與PD-L1一樣，TMB也面臨著腫瘤時空異質性和缺乏標準化檢測方法的問題。存檔的組織由於核酸的降解可能導致TMB檢測結果偏低。全外顯子測序（whole exome sequencing，WES）是理想的TMB檢測方法，但由於其價格昂貴、費時，不易在臨床推廣。目前有多個基於二代測序（next generation sequencing，NGS）平臺的TMB檢測方法（如Foundation One CDx和MSK-IMPACT）已顯示出與WES檢測結果的高度一致性[9,12]，但TMB的臨界值尚存爭論。除數量外，TMB的種類也可能影響免疫治療的反應，與單核苷酸變異（single-nucleotide variations，SNV）相比，插入或缺失突變產生的新抗原具有更強的免疫原性[13]，因此，單純以TMB數量來預測治療效果未必準確。
微衛星不穩定性（microsatellite instability，MSI）是指腫瘤細胞內的微衛星由於重複單位的插入或缺失而導致微衛星長度的改變，是由錯配修復（mismatch repair，MMR）基因缺陷導致的。DNA損傷修復功能的缺陷可能導致較高的TMB[14]，進而增加免疫治療的響應率。NSCLC患者中MMR缺陷和MSI的發生率極低，不足1%[15]，故MSI在NSCLC中的應用價值尚不確切。
3．腫瘤浸潤淋巴細胞：
腫瘤細胞上PD-L1的表達部分源於致癌信號通路激活導致的內源性表達，另一條重要途徑即是通過腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocytes，TIL）分泌的γ-干擾素（inteferon gama，IFN-γ）誘導性表達。根據腫瘤細胞PD-L1的表達和腫瘤組織內TIL的浸潤程度可將腫瘤分為4種類型[16]：（1）PD-L1與TIL均陽性，即"適應性免疫耐受"，該型最可能從免疫治療中獲益[17,18]；（2）PD-L1與TIL均陰性，即"免疫忽視"，腫瘤微環境內缺乏免疫反應，預後最差；（3）PD-L1陽性而TIL陰性，該型腫瘤細胞上的PD-L1多為致癌信號通路導致的內源性表達，抗PD-1或PD-L1單抗治療常難以起效；（4）PD-L1陰性而TIL陽性，提示存在由PD-L1外的其他機制導致的免疫耐受。文獻報道NSCLC患者中Ⅰ型患者僅佔29.4%[19]，因此，如何聯合其他抗腫瘤治療促進腫瘤抗原的暴露並誘導TIL的浸潤，從而改變患者的免疫表型，使其獲益於抗PD-1或PD-L1治療是有待進一步探索的方向。此外，TIL的檢測標準尚未建立，且腫瘤的空間異質性也在極大程度上限制了TIL預測的準確性。
4．IFN-γ相關的標誌物：
IFN-γ相關信號通路在發揮抗腫瘤免疫效應中至關重要。IFN-γ mRNA基線表達水平高的患者可能獲得更長的PFS[20]；另一項研究檢測了與IFN-γ相關的10個基因，結果發現IFN-γ相關的基因表達模式亦可預測免疫治療的療效[21]，反之，IFN-γ下游信號通路的缺陷可導致免疫治療的失敗。對接受抗細胞毒T淋巴細胞相關抗原-4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4，CTLA-4）單抗治療無反應的黑色素瘤患者的全基因組進行分析後發現，IFN-γ通路上的基因發生了大量的拷貝數變化和SNV[22]；此外，IFN-γ信號通路上的JAK1/2分子的失功能突變還可能介導了抗PD-1或PD-L1單抗治療的原發性耐藥[23]。相關研究主要集中在黑色素瘤領域，有關NSCLC患者的數據較為有限，因此IFN-γ相關基因表達對肺癌免疫治療的指導意義仍不明確。
5．人類白細胞抗原（human leucocyte antigen，HLA）相關的標誌物：
HLA是人類組織相容性複合體（major histocompatibility complex，MHC）的表達產物，腫瘤細胞表面上存在HLA-Ⅰ類分子，參與腫瘤抗原的處理和呈遞，對T細胞識別腫瘤併發揮抗腫瘤效應至關重要。HLA-Ⅰ的基因型可影響免疫治療的療效，雜合型HLA-Ⅰ的患者可獲得較長的OS[24]。B2M基因在HLA-Ⅰ的摺疊及轉運過程中必不可少，B2M基因的截斷突變可導致腫瘤細胞表面HLA-Ⅰ的缺失，導致免疫治療的失敗[25]。
6．肺癌驅動基因：
攜帶不同驅動基因如表皮生長因子（epidermal growth factor receptor，EGFR）、間變性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）、KRAS基因等的NSCLC患者免疫治療的緩解率不同。目前認為，EGFR突變與ALK重排的NSCLC不是免疫治療的優勢人群，EGFR突變甚至與免疫治療的超進展相關，這部分群體應在靶向治療失敗後再考慮免疫治療[26,27]。
7．液體活檢：
液體活檢即通過檢測體液中含有的腫瘤來源成分進行疾病診斷，具有低創傷、可重複等優勢，可動態監測患者的免疫狀態，克服腫瘤的異質性，有助於免疫治療策略的調整，實現精準治療。
腫瘤細胞分泌的外泌體上攜帶的PD-L1（exosomal PD-L1，ePD-L1）分子可與循環中的免疫細胞（特別是CD8+T細胞）相互作用，抑制其發揮效應，可能是腫瘤免疫逃逸的機制之一[28]。一項納入小樣本黑色素瘤與肺癌人群的臨床研究發現，免疫治療初期外泌體上PD-L1 mRNA水平的顯著下降與腫瘤病灶的緩解相關，但mRNA水平與ePD-L1是否呈線性相關尚不明[29]。在其他瘤種中ePD-L1也顯示了不同程度的預測價值。目前尚未見ePD-L1與肺癌免疫治療預後關係的大樣本研究報道。此外，由於技術和費用問題，ePD-L1的臨床應用仍有一段漫長路程。
對兩項大型隨機對照臨床試驗的回顧性分析結果顯示，外周血中TMB與組織中TMB水平有較高的相關性，在接受抗PD-L1單抗治療的患者中，外周血TMB水平高的患者可獲得更長的PFS和OS[30]。該結果同時也催生了另一項前瞻性的BFAST研究，探討基於NGS的外周血TMB是否可作為NSCLC一線免疫治療的療效預測指標[31]。與組織TMB相比，外周血TMB可重複檢測並能覆蓋腫瘤異質性，具有良好的應用前景。
