PD-1或程序死亡-1在年首次作为基因被发现并进行了克隆，其可转录诱导T细胞程序化死亡。随后发现在激活的T、B和骨髓细胞上表达，其胞浆区含有一个免疫受体络氨酸抑制基序。敲除PD-1基因的鼠会出现狼疮样风湿病和血管球性肾炎，随着鼠龄增长出现IgG3为主的沉积，与狼疮MRL鼠报道类似。MRL狼疮鼠由lpr突变导致发病加速和症状严重。当2C-TCR（抗H-2Ld）转基因鼠在H-2b/d背景下PD-1基因缺失的纯合子体中,出现慢性植体抗宿主疾病。由此显出PD-1是一个T细胞分子，可限制T细胞活性、抑制增殖和提升耐受性。PD-1由休眠T细胞低水平表达，也发现一些慢性传染病动物模型中被研究者称为“耗竭”的T细胞表达。在各类上皮癌、血液癌和其他恶性肿瘤的患者循环系统中存在高水平的PD-1。且肿瘤浸润性淋巴细胞，包括T细胞，具有肿瘤抗原特异性，推测可能由于慢性抗原刺激导致。这些肿瘤相关PD-1表达的效应细胞是功能障碍型，其生物学功能可以通过PD-1或PD-L1阻断抗体部分恢复。PD-1受体的配体为PD-L1和PD-L2，配体分子均在抗原提呈细胞中发现。其中PD-L1常在上皮癌或其他类型癌细胞中表达，产生肿瘤微环境对T细胞的抑制作用。由于PD-L1在肿瘤微环境中的高表达，导致浸润T细胞产生γ干扰素。肿瘤细胞诱导PD-L1的表达可能是种适应抵抗机制，肿瘤细胞对发展中的抗肿瘤免疫应答的一种反应。
另外，在神经胶质瘤中抑癌蛋白PTEN减少与PD-L1表达的增加密切相关，而乳腺癌细胞中更是3倍量的减少。PD-L1还可以通过像浸润免疫细胞分泌γ干扰素一样的内在致癌途径上调表达。PD-1和PD-L1是由肿瘤微环境中不同细胞成分表达，它们相互作用可以抑制T细胞免疫。PD-L1与PD-1相遇后可导致T细胞的凋亡，不应答，“耗竭”和分泌白介素10。PD-L1的表达可以保护分泌它的癌细胞免遭CD8+T细胞介导的溶解作用。除了与PD-1相互作用外，在鼠模型中发现PD-L1还可和CD80相互作用。激活的T细胞和抗原提呈细胞（ACPs）可表达CD80，在遇有PD-L1时起受体和抑制信号递质的作用。也发现PD-L1可作为受体“反”传递信号至T细胞和肿瘤细胞，从而影响这些细胞的存活，其机制暂未确定。最后，PD-1和PD-L1可有T调节细胞表达并控制它们功能，且天然免疫因素如NKT细胞可能也参与PD-1/PD-L1回路。因此，PD-L1既可以作为配体又可以作为受体执行免疫调节功能。依据这些信息，开发抗体干扰和阻止PD-1和PD-L1间相互作用看上去是合适的（表1）。
PD-L1表达和肿瘤微环境预测肿瘤对PD-1阻断剂的反应依然是个挑战。明显的，预先存在的抗肿瘤免疫中抗原特异性CD8+T细胞受PD-1/PD-L1负调控，所以PD1阻断剂对此有疗效。用免疫组织化学法评估PD-L1表达是一种预测肿瘤对PD-1阻断剂反应貌似不错的生物标记法。然而，无论对肿瘤细胞上还是浸润免疫细胞上的PD-L1的表达进行评估，在用免疫组织化学法进行测量是一种存在高度变异性、异质性和动态标记法，这固有属性导致其在预测PD-1/PD-L1阻断剂效应时的局限。
另外，PD-L1表达细胞在肿瘤微环境的位置也重要。在一项黑色素瘤的研究中，利用pembrolizumab进行治疗，连续采集肿瘤样本发现在有反应患者中肿瘤内CD8+T细胞出现扩增。这些患者中的预治样本显示表达PD-1和PD-L1的CD8+T细胞在浸润边缘，该情况也在随后的基于CD8表达预测模型的另一个独立15名病患的队列中得到验证。虽然如此，3种免疫组织化学法检测PD-L1表达的方法最近被FDA批准用于指导治疗尿路上皮癌、黑色素瘤和非细小细胞肺癌方案的确定，每个用不同的方法，不同的阈值筛选PD-L1过量表达。其他的如VentanaSP方法也正在开发，这个是随durvalumab（AstraZeneca/Medimmune）一起被研制的（表2）。除了技术的挑战和PD-L1表达检测方法的不同外，每种方法看似显示出表达与反应的关系。在许多肿瘤细胞中，真正PD-L1阳性的肿瘤细胞数量比例可能很低；在BMS试验被定义为DAKO阳性中就5%或多些。PD-L1免疫组织化学法比较蓝图项目（TheBlueprintPD-L1IHCAssayComparisonProject）是四家药企（AstraZenecaPLC阿斯利康，Gaithersburg盖瑟斯堡，MD马里兰州；Bristol-MyersSquibbCompany百时美施贵宝公司；Genentech，Inc.基因泰克和MerckCo.Inc.默克）和两家诊断公司（AgilentTechnologiesInc.安捷伦/DakoCorp达科，Carpinteria卡平特利亚,CA加利福利亚和Roche罗氏/VentanaMedicalSystems,Inc本塔纳医疗系统,MountainView芒廷维尤,CA加利福利亚）开展的主要合作，比较和发现每个他们的PD-1/PD-L1IHC方法的特征以期进行调和。该项目I期情况在年AACR年会上进行了展示，哪里白癜风能彻底治愈中科国庆助力白癜风康复
