鉴于PD-1/PD-L1信号通路在肿瘤的免疫逃逸及其治疗中的重要意义，免疫检查点分子PD-1、PD-L1在NSCLC中的临床意义也得到广泛的研究。
回顾性分析显示在NSCLC中，肿瘤细胞过表达PD-L1提示侵袭性高、预后差，类似结论在肝癌、结直肠癌等肿瘤中均见报道。而Yang等研究显示PD-L1过表达的I期肺腺癌患者无复发生存时间更长；Velcheti等研究提示PD-L1蛋白或RNA过表达的患者有更长的总生存时间（overallsurvival,OS），而与年龄、分期、组织类型无关。
甚至有研究认为PD-L1与NSCLC的预后无明显相关。各个研究的结果不一致可能与PD-L1的表达易受到检验试剂、检验方法、肿瘤样本质量、肿瘤类型及肿瘤异质性等因素影响有关，因此，目前PD-L1表达水平能否作为预后指标尚未得到一致肯定，有待研究进一步证实。
有研究表明PD-L1的表达可能与NSCLC免疫治疗的疗效相关。I期临床试验提示仅有少数NSCLC患者对于抗PD-1抗体（nivolumab）有效，PD-L1阳性、阴性患者的客观缓解率（objectiveresponserate,ORR）分别为36%、0%，因此，PD-L1阳性被认为可能是潜在抗PD-1抗体治疗有效的生物学靶标。
进一步的回顾性分析提示：肿瘤细胞PD-L1的表达与浸润性免疫细胞明显相关，虽然与其他免疫抑制分子PD-1及PD-L2的表达亦相关，但它反映的是一个充满免疫活性的微环境，是抗PD-1抗体疗效评价最密切的独立因素。不过鉴于上述结果由回顾性分析得来且样本量较小，可靠性值得商榷。
在最新的MPDL3280A和MK-3475的临床试验中也观察到，PD-L1高表达的NSCLC患者较低表达或阴性表达患者的ORR更高，但两者同样面临样本较小问题。Taube等在黑色素瘤中也观察到PD-L1阳性较PD-L1阴性患者OS明显延长，提示PD-L1阳性的患者可能更受益。
然而，临床试验显示部分PD-L1阴性的NSCLC患者也能从抗PD-1、抗PD-L1治疗中受益，若将PD-L1阳性作为生物学靶标有可能剔除潜在免疫治疗获益人群。此外，PD-L1状态与ORR无明显相关也可见报道。
因此，PD-L1预测免疫治疗疗效有待于大样本II期、III期临床试验进一步验证。近期报道显示NSCLC患者服用靶向药物的疗效与PD-L1的表达密切相关，而与PD-1表达无关：EGFR基因突变且服用厄洛替尼或吉非替尼治疗的晚期NSCLC患者中，PD-L1阳性与PD-L1阴性对比，疾病进展时间（timetoprogression,TTP）明显延长，OS有延长趋势。
这项研究不仅有助于筛选靶向药物治疗的优势人群，而且也提示了未来研究抗PD-1、抗PD-L1抗体联合靶向药物治疗的潜在临床价值。
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