T细胞介导的免疫反应受到激活和抑制信号的双向调节。免疫协同刺激分子包括CD28、CD137、糖皮质激素诱导肿瘤坏死因子（TNF）受体（GITR）和OX-40。

负向调节分子、免疫检查点分子能够防止免疫反应的过度激活。检查点（check-point）分子（协同抑制分子）包括CTLA-4、PD-1、PD-L1、TIM3、淋巴细胞激活基因3（LAG3）和杀伤细胞免疫球蛋白受体（KIR）。

正常生理情况下，这些免疫检查点能够保护机体免于自身免疫和炎症的伤害。在肿瘤状态下，这些免疫检查点蛋白无法正常发挥功能，从而引起免疫耐受，最终使得肿瘤细胞逃过免疫系统的追杀。

CTLA-4又名CD152，是由 CTLA- 4基因编码的一种跨膜蛋白质，表达于活化的CD4 ⁺和CD8 ⁺T细胞。抗原提呈细胞（APC）上的主要组织相容性复合体和APCs结合的B7分子与T细胞上的CD28受体结合将抗原提呈到T细胞受体（TCR），进而激活CD4 ⁺和CD8 ⁺T细胞。B7有两个配体亚型，为B7.1或CD80和B7.2或CD86。CTLA-4同样能与B7结合，与CD28竞争性作用，发挥抑制效应。

CTLA-4与B7结合后，释放能够使得T细胞重新转变为抑制性T细胞的信号分子。在T细胞激活后才能上调CTLA-4分子，这种效应只有在幼稚T细胞中才能检测得到。CTLA-4还能减少IL-2的生成、IL-2受体表达和直接抑制TCR信号分子的作用。CTLA-4的激活可引起抗原特异性T细胞的外周耐受。CTLA-4敲除小鼠出现了显著和致死性的淋巴细胞浸润，表明CTLA-4在抑制T细胞活性中发挥着重要作用。CTLA-4的表达不仅仅存在于T淋巴细胞，研究者还在51%～87%的NSCLC肿瘤细胞中检测到CTLA-4的表达。一项研究表明CTLA-4与非鳞状上皮组织相关，但与总体生存率无关。但在另一项研究中CTLA-4肿瘤的表达与年老和肿瘤低分化相关。

抑制CTLA-4所带来的抗肿瘤效应是通过减轻对CD28/B7 T细胞活性的抑制而得以实现的。同时还会引起Tregs减少，最终引起机体对肿瘤相关抗原快速发生免疫应答。CTLA-4抑制剂Ipilimumab，被认为是晚期黑色素瘤的有效治疗手段，现在的研究已将其应用在NSCLC的治疗之中。Ipilimumab为人单克隆抗体，可与CTLA-4相结合，因此，能够防止CTLA-4与相应的配体结合，并减轻对CD28/B7 T细胞活性的抑制。CTLA-4的抑制能够引起机体对肿瘤相关抗原产生快速的免疫应答。在一项随机的Ⅱ期临床试验中，晚期NSCLC患者被随机分入3个不同的治疗组。所有治疗组均接受6周期的紫杉醇和卡铂化疗。第1组（早期应用组）患者在第1～4周期化疗的第1天接受Ipilimumab治疗，在最后2周期化疗则改为联用安慰剂治疗。第2组（延迟应用组）在前2周期化疗中联用安慰剂，而在第3～6周期化疗的第1天采用Ipilimumab治疗。第3组（对照组）则仅接受联合安慰剂治疗。前两组患者完成化疗后，每12周接受1次Ipilimumab，直到病情出现进展。将免疫相关应答标准考虑在内，免疫相关的无进展生存期（irPFS）为该研究的主要研究终点。在延迟应用组中，irPFS为5.7个月 vs对照组4.6个月，而在早期应用组中，irPFS则未见改善。在延迟应用组中，总生存期（OS）出现无统计学意义的延长（12.2个月 vs对照组8.3个月）。尽管无统计学意义，但鳞状细胞癌患者的OS更长。该疗法的副反应为皮疹、瘙痒和腹泻。早期应用组3/4级免疫相关的不良事件（irAE）的比例为20%，晚期应用组为15%，而对照组为6%。1例患者死于Ipilimumab引起的中毒性表皮坏死溶解症。

针对NSCLC中鳞癌的大型Ⅲ期临床试验（NCT01285609）因未达到预期疗效而宣告失败。Ipilimumab联用EGFR和ALK酪氨酸激酶抑制剂的研究也在进行中（NCT01998126）。同时也有研究在探讨Ipilimumab在小细胞肺癌中的作用（NCT01331525，NCT01450761，NCT02046733）。

Tremelimumab是与Ipilimumab类似的单克隆抗体，目前正处于治疗晚期NSCLC的Ⅱ期临床试验阶段。所有患者均在接受了4周期的铂类化疗之后被研究者分入两个治疗组，即Tremelimumab组和最佳支持治疗组（BSC）。ORR为5%，PFS在两组无差异。

CD4和CD8淋巴细胞、Tregs、B淋巴细胞和NK细胞上均表达PD-1受体。已知的PD-1的配体包括PD-L1（或CD274、B7-H1）和PD-L2（CD273、B7-DC）。PD-1与PD-L1或PD-L2结合会引起细胞因子的生成减少、降低细胞增殖和促进细胞溶解。在多种肿瘤中，肿瘤浸润T淋巴细胞（TILs）的PD-1的表达上调，然而许多肿瘤的PD-L1表达也增多。因此可以推测其机制为肿瘤细胞能够诱导T细胞失能，避免APCs提呈能够识别肿瘤的肿瘤抗原。PD-1拮抗剂包括PD-1抗体，如Nivolumab（BMS936558）、Lambrolizumab（Pembrolizumab或MK-3475）和Pidilizumab（CT-011），以及融合蛋白AMP-224。

Nivolumab为完全人源化的IgG ₄单克隆抗体，无抗体依赖的细胞毒作用（ADCC）。在晚期实体肿瘤的Ⅰ期临床研究中，每2周增加1次Nivolumab的剂量，共治疗12周期（2年）。在一项NSCLC的队列研究中（ n=129），大部分患者均曾接受了多次的化疗，其中55%的患者至少接受过3种治疗方案。中位反应疗程（74周）时的ORR为17%。中位生存期为9.9个月，1年和2年生存率分别为42%和24%。中位PFS仅为2.3个月。Nivolumab的总体耐受性良好，皮肤毒性（20%）、胃肠反应（15%）、肺部症状（9%）为最常见的不良事件。与Ipilimumab相比，Nivolumab的胃肠道毒性发生率低。出现肺炎的患者中有2例死亡。对49%（63/129）的患者进行了PD-L1表达的生物标记物分析，若至少5%的肿瘤细胞免疫组化染色可见PD-L1表达则为PD-L1阳性，PD-L1的阳性率为43%。PD-L1阳性患者和PD-L1阴性患者的ORR分别为16%和13%，表明在经过治疗的研究组中，长期存放的肿瘤组织可能并不适于检测PD-L1的表达。CheckMate-017研究是比较Nivolumab和多西紫杉醇二线治疗晚期或转移性鳞状NSCLC的Ⅲ期临床随机对照研究，272例患者被随机以1∶1比例分为两组，Nivolumab组中位OS达9.2个月，而多西紫杉醇组中位OS为6.0个月，差异具有统计学意义。Nivolumab组中位PFS达3.5个月，ORR为20%，而多西紫杉醇组中位PFS为2.8个月，ORR为9%，均具有统计学差异。研究发现不论PD-L1的表达水平如何，接受Nivolumab治疗患者的OS都有生存获益。3～4级药物相关不良反应在Nivolumab组为7%（9/131），在多西紫杉醇组为55%（71/129），Nivolumab组未出现死亡，多西紫杉醇组出现3例治疗相关死亡。CheckMate-057研究是Nivolumab对比多西紫杉醇治疗既往接受一线含铂双药化疗后进展或接受TKIs治疗后进展的晚期非鳞（Non-SQ）NSCLC患者的Ⅲ期临床随机对照研究，主要研究终点为OS。结果显示Nivolumab治疗组（ n=292）较多西紫杉醇治疗组（ n=290）有更长的OS（12.2个月 vs 9.4个月， P=0.00155）。并且发现PD-L1表达水平与Nivolumab获益相关，对于PD-L1阳性的患者，Nivolumab在所有终点上均达到了提高1%、5%、10%的预设值。10.5%（30/287）的Nivolumab组患者和53.7%（144/268）的多西紫杉醇组患者出现了3～5级药物相关副反应，多西紫杉醇组出现1例治疗相关死亡病例。基于Nivolumab治疗NSCLC显著的生存获益以及可耐受的安全性，美国FDA于2015年3月4日批准了Nivolumab用于治疗经铂为基础化疗期间或化疗后发生疾病进展的转移性肺鳞癌的患者，2015年10月9日批准Nivolumab用于含铂方案化疗后疾病进展的晚期非鳞癌NSCLC患者的治疗。

Lambrolizumab（Pembrolizumab或MK-3475）是以PD-1为靶点的单克隆抗体，在黑色素瘤的治疗中具有抗肿瘤的活性。一项以NSCLC患者为研究对象的Ⅰ期临床试验发现，采用Lambrolizumab治疗的中位生存时间为51周，采用免疫相关的应答标准确定的部分有效率为25%。常见的不良事件为乏力、皮疹和瘙痒，1例患者出现肺炎，1例出现肺水肿。在肿瘤标记物检测的研究中，采用治疗前取得的新鲜的肿瘤组织进行免疫组化染色得到的肿瘤细胞上的PD-L1表达预测治疗反应，PD-L1阳性和PD-L1阴性的ORR分别为67%和4%。基于上述结果，一项比较Lambrolizumab和紫杉醇对PD-L1阳性的晚期NSCLC患者疗效的随机Ⅱ/Ⅲ期临床试验已经开展（NCT01905657）。

KEYNOTE-001试验评估了Pembrolizumab治疗NSCLC的安全性、副反应和抗肿瘤活性，定义并验证了肿瘤PD-L1表达水平与Pembrolizumab疗效关系。研究共招募495例患者，182例接受Pembrolizumab 2mg或10mg/kg，每3周1次作为摸索剂量。313例接受Pembrolizumab 10mg/kg，每2周1次作为验证剂量。免疫组化评估表达PD-L1坏死肿瘤细胞的百分比。治疗反应每9周进行1次评估。Pembrolizumab常见副作用包括疲劳、皮肤瘙痒和食欲下降，与药物剂量和使用方案无关。所有患者客观反应率19.4%，中位反应持续时间为12.5个月，中位PFS为3.7个月，中位OS为12.0个月。摸索组患者最终以至少50%肿瘤细胞表达PD-L1作为界值，验证组符合PD-L1表达界值患者反应率为45.2%，所有PD-L1表达达标患者，中位PFS为6.3个月，中位OS未达到。研究中Pembrolizumab 3个剂量组的副反应都可接受，给予10mg/kg每3周或每2周1次治疗的两组副反应和有效性没有明显差别。肿瘤细胞至少50%表达PD-L1者治疗反应率高，PFS和OS更长；既往曾接受过治疗的患者获益超过了标准治疗；不论是否既往接受过治疗，仍未达中位OS。Pembrolizumab的3或4级以上毒性反应不足10%，低于化疗，无论患者是否曾接受过治疗，都显示了其有效性和安全性。因此采用肿瘤细胞表达PD-L1水平筛选可能从治疗获益的患者是可行的。基于本研究的结果，2015年10月2日美国FDA批准Pembrolizumab用于治疗其他药物治疗后疾病进展的表达PD-L1蛋白的晚期NSCLC患者。

程序性死亡配体1（PD-L1、B7-H1），为PD-1的配体，属于B7超家族的一员，参与免疫应答的负性调节。T细胞、B细胞、巨噬细胞和树突状细胞均可表达PD-L1，在包括NSCLC在内的许多实体肿瘤中，PD-L1的表达上调。由于细胞因子，如IL-4、IL-10、INF-α、INF-β或INF-γ的诱导，PD-L1会激活T细胞上的PD-1，并且下调T细胞效应器的功能，是肿瘤细胞得以侵入宿主免疫监控的机制之一。27%～57.5%的NSCLC细胞表达PD-L1，并且PD-L1存在于细胞膜和（或）细胞质中。在肉瘤样NSCLC中，PD-L1的表达比例为69%，远高于普通NSCLC的表达（27%）。

PD-L1对预后的影响尚不清楚，各种结果之间相互矛盾。结果的差异可归因于不同研究中检测PD-L1表达和对其进行评分的方法学存在差异。有研究认为，PD-L1的表达与肿瘤的血管侵犯和高分化有关，但与无复发生存率无关。PD-L1表达与巨噬细胞和树突状细胞的增多和炎症浸润程度增加有关。与之相反的是，有研究发现PD-L1的表达与TILs呈负相关。在组织学上，PD-L1的表达与鳞癌相关，但有一项研究表明腺癌也与之相关。某项研究发现PD-L1的表达与 EGFR/KRAS突变或 ALK重排无关。考虑到PD-L1在肺癌中所起的重要作用，抑制PD-L1成为有前景的治疗方法。

目前在研的PD-L1抑制剂包括单抗MPDL3280A、BMS-936559、MEDI4736和MSB0010718C。在一项Ⅰ期BMS-936559对实体肿瘤治疗的临床研究中，其治疗NSCLC的ORR为10%，18%的患者经历了至少24周的病情稳定期。但由于花费巨大，BMS-936559的研发被迫停止。MPDL3280A为合成的抗PD-L1的IgG抗体，含有调整后的Fc结构域，从而防止其他细胞因抗体依赖的细胞介导的细胞毒性（ADCC）作用而表达PD-L1。在MPDL3280A的Ⅰ期临床研究中，治疗曾接受治疗的晚期NSCLC患者的ORR为24%，24周PFS为46%。患者肿瘤表达PD-L1阳性和阴性的ORR分别为100%和15%。既往/现正吸烟者的ORR为25%，而非吸烟者为16%。MEDI4736与MPDL3280A类似，均为合成的含有一个三级突变的Fc结构域，从而避免Fc介导的ADCC作用。在既往治疗过的实体肿瘤患者的Ⅰ期临床研究表明，其在包括NSCLC在内的不同肿瘤中的临床活性和疾病稳定期的时长均无剂量限制毒性，无3～4级治疗相关不良事件。

联合治疗的目的在于同时瞄准多种肿瘤发生通路进行抗肿瘤治疗。包括联用不同作用机制和不同毒理特性的细胞毒性化疗药物来杀死肿瘤细胞。某些靶向治疗和化疗联合用药能使患者获益，某些联合用药却会对患者带来巨大伤害。某些单药被认为有治疗效果，但联合起来使用却并不能改善患者的生存率，这些现象仍有待进一步的研究进行明确。

CTLA-4抑制剂与化疗药物联用的Ⅲ期临床研究关注的重点为Ipilimumab联合紫杉醇/卡铂在NSCLC尤其是鳞癌中的作用。Nivolumab与多种化疗药物联用已在前文描述。不同免疫抑制剂的联用同样引起了大家的兴趣，并且已经处于测试阶段。在采用自体肿瘤细胞合成的分泌GM-CSF进行疫苗接种后CTLA-4被阻断，表明晚期黑色素瘤的抗肿瘤免疫治疗可不伴有明显的毒性。在临床前的模型中，采用PD-1和CTLA-4抗体进行多种免疫检查点阻断，能使T细胞的反应性增强，减少T细胞失能。KEYNOTE-021研究是观察Pembrolizumab联合Ipilimumab二线治疗晚期NSCLC的Ⅰ期临床研究。根据不同Pembrolizumab、Ipilimumab剂量组合分成3组，观察终点是安全性和药物限制性毒性（DLTs）。最常见的副反应是皮疹，其次是腹泻、呕吐、寒战、咳嗽、食欲下降、体重减轻、抑郁、乏力、皮肤瘙痒等，所有副反应均可耐受，无患者因药物副反应而中断治疗。疗效方面，其中1例患者完全缓解（CR），5例患者部分缓解（PR），ORR为55%，而且发现低剂量组联合未降低治疗效果。抗肿瘤治疗中，免疫治疗的时机仍有待研究。在一项Ⅱ期临床研究中延迟应用Ipilimumab较早期应用疗效更佳，但原因尚不明确。

对免疫系统中肿瘤监控的认识增加有助于新的免疫制剂的研发。尤其是目前广泛认为肿瘤能够通过使协同抑制或检查点信号分子失调而侵入免疫系统。CTLA-4、PD-1和PD-L1抑制物等免疫检查点调节物在NSCLC的研究前景光明，将给NSCLC的治疗带来新的曙光。未来的挑战包括不同免疫治疗药物间的联合应用、免疫治疗药物与细胞毒性化疗药物的联合应用、分子靶向治疗和放疗的联合应用及其在疾病早期应用的疗效和预测性生物标记物的发现。