神经元特异性烯醇化酶（NSE）是烯醇化酶的一种同工酶，目前认为它是小细胞肺癌(SCLC)和神经母细胞瘤的肿瘤标志物。
(1)小细胞肺癌患者NSE水平明显高于肺腺癌、肺鳞癌、大细胞肺癌等非小细胞肺癌(NSCLC),可用于鉴别诊断、监测小细胞肺 癌放疗、化疗后的治疗效果，治疗有效时NSE浓度逐渐降低至正常水平，复发时血清NSE升高。用NSE升高来监测复发要比临床确定复发早12周。
(2)神经母细胞瘤患者NSE水平异常增高，而Wilms瘤则升高不明显，因此测定NSE的水平可用于上述疾病的诊断和鉴别诊断，也可用来监测神经母细胞瘤的病情变化、评价疗效和预报复发。
(3)神经内分泌细胞肿瘤，如嗜铭细胞瘤、胰岛细胞瘤、甲状腺髓样瘤、黑色素瘤、视网膜母细胞瘤等患者的血清NSE也可增高。