许多化疗药物能影响免疫细胞的数量、表型及功能特征，且这种免疫调节作用因化疗药物的种类与剂量而异。
例如，吉西他滨能够减少调节性T细胞及髓样抑制细胞(MDSC)的数量，蒽环类药物能诱导髓样细胞向树突状细胞表型分化，发挥抗原提呈作用，从而促进肿瘤免疫。
大剂量化疗可引起髓系及淋巴细胞减少，而低于最大耐受剂量(MTD)的常规化疗则在促进免疫细胞成熟及浸润的同时也促进PD-L1在肿瘤细胞上的表达。
因此，在免疫联合化疗的过程中，免疫抑制剂不仅能逆转化疗药物引起的抑制性免疫环境，同时也能协同促进化疗药物的免疫调节作用。
Checkmate-012这项开放的、多中心的Ⅰ期临床研究，对纳武利尤单抗(nivolumab)联合化疗在56例晚期NSCLC患者中一线治疗的疗效及安全性进行分析。Nivolumab联合含铂双药化疗的OＲＲ为33%～47%，2年总体生存率达62%，PD-L1表达量高的患者在疗效反应率及生存预后上优于PD-L1表达阴性的患者，然而，21%的患者最终因治疗相关的不良反应而终止试验。
基于前期数据结果，Ⅲ期临床试验Checkmate-026入选PD-L1表达＞5%、无分子突变的晚期NSCLC患者，但免疫联合化疗并未在该研究中体现出明显优势，其原因考虑与PDL1高表达患者在治疗组间的不均衡分配相关。
另一项Ⅲ期试验Checkmate-227则纳入393例Ⅳ期及复发的NSCLC患者，并将患者分成单免疫治疗组、双免疫治疗联合组、免疫治疗联合化疗组和化疗组4个组，比较联合治疗与单药治疗的疗效差异。
其中，nivolumab联合化疗具有36．7%的ORR，中位无瘤生存时间为5．6个月，值得注意的是，肿瘤突变负荷(TMB)低的患者在无瘤生存时间上无法获益，而对于突变负荷＞10突变/Mb、PD-L1表达＜1%的患者，OＲＲ可达60%。
Ⅱ期临床研究Keynote-021则比较含铂化疗(卡铂+培美曲塞方案)与帕博利珠单抗(pembrolizumab)联合化疗在123例分子突变阴性的非鳞NSCLC中的疗效，结果提示免疫联合化疗的缓解率达55%，无瘤生存时间为13个月，并将治疗的起效时间缩短至1．5个月，然而联合治疗的不良反应发生率也随之升高，严重的不良反应发生率为39%。
随后Ⅲ期双盲的Keynote-189研究显示，作为无分子突变的非鳞NSCLC患者的一线治疗，pembrolizumab联合化疗(培美曲塞+铂类方案)的缓解率可达47．6%，中位无瘤生存期为8．8个月，1年总体生存率达69．2%。
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