近年来，抗PD-1/PD-L1和抗CTLA-4单抗治疗非小细胞肺癌（NSCLC）取得了重大突破。目前临床证据表明免疫治疗对非小细胞肺癌脑转移患者可能有效。一项非随机开放的Ⅱ期临床试验纳入18例至少有5~20 mm长径的未行放疗或进展的脑转移病灶且肿瘤组织中PD-L1表达阳性的患者，Pembrolizumab治疗的颅内病灶的客观缓解率为33%。
Chen等报道了一项大样本的回顾性分析数据，纳入260例既往SRS治疗的转移性NSCLC、黑色素瘤、肾细胞癌患者，研究发现单纯SRS治疗组、非同步SRS+免疫治疗组、同步SRS+免疫治疗组的中位总生存期为12.9、14.5和24.7个月，同步SRS+免疫治疗组与前两组比较有显著性差异。该研究结果表明同步放疗+免疫治疗有可能减少新发脑转移病灶，延长总生存期。
JAVELIN Lung 101研究结果表明，对于既往一种或一种以上（平均2种）ALK-TK治疗失败的ALK阳性NSCLC患者，Avelumab（10 mg/kg,每2周1次）+ Loratinib（100 mg，1次/d）的安全性良好，且总客观缓解率为46.4%[30]。ALK阳性脑转移患者的免疫治疗+ALK-TKI是否也有同样的疗效，目前尚无相关的研究结果。
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