Se sabe que la enolasa específica de neurona (NSE) es una isoenzima específica celular de la enzima glucolítica enolasa. En los organismos vertebrados están presentes tres isoenzimas de enolasa, expresadas por genes diferentes: la enolasa α es ubicua; la enolasa β es específica del tejido muscular y la enolasa γ es específica de neuronas. La expresión de la NSE, que se manifiesta como dímero γγ y αγ, es un evento tardío en la diferenciación neuronal, por lo que es un índice útil de la maduración neuronal.
La NSE humana es una importante proteína cerebral que constituye entre el 0,4 % y el 2,2 % de la proteína soluble total del cerebro, dependiendo de la región. En algunas neuronas, la NSE representa entre el 3 % y el 4 % de la proteína soluble total, lo que causó el uso común de la NSE como marcador clínico para células neuronales y células neuroendocrinas. Esta cantidad de la enzima parece ser mucho más de la necesaria para su función catalizadora y es probable que la NSE tenga otras funciones aún desconocidas. La NSE es un marcador altamente específico para las neuronas, el tejido periférico neuroendocrino y las células del sistema APUD (captación y descarboxilación de los precursores de grupos amino, en inglés) y, por lo tanto, puede servir como marcador bioquímico para tumores derivados de estas células. Al igual que la cromogranina A (CgA), la NSE como marcador neuroendocrino general no puede diferenciar entre diferentes subtipos de tumores neuroendocrinos (NET, por sus siglas en inglés); sin embargo, los niveles elevados de NSE han sido asociados con una pobre diferenciación tumoral. Los niveles de NSE son elevados principalmente en el cáncer pulmonar de células pequeñas (SCLC, por sus siglas en inglés) y en los neuroblastomas. Otros tumores neuroendocrinos con niveles elevados de NSE incluyen los insulinomas, los carcinomas medulares de tiroides, el feocromocitoma y los carcinoides del tracto digestivo. La principal aplicación clínica de la NSE es el seguimiento de estos tumores y su respuesta a la quimioterapia o para detectar una recidiva precozmente. Los niveles de NSE pueden ayudar a clasificar el tipo de cáncer de pulmón cuando se utilizan en conjunto con la histología, lo que permite el inicio del tratamiento apropiado. El monitoreo de los niveles de NSE también puede ayudar a determinar la efectividad de la quimioterapia y la predicción de recidiva de la enfermedad.
Mediante las técnicas de inmunotinción, la NSE se observa en todos los tipos de neuronas, como las células granulosas, las células de Purkinje, las neuronas de proyección y las neuronas sensoriales y autonómicas. La NSE también ha sido detectada en diversas células normales, incluyendo pinealocitos, células de la hipófisis y secretoras de péptidos, células parafoliculares de la tiroides, células cromafines de la médula suprarrenal, células de los islotes de Langerhans, células de Merkel de la piel, células neuroendocrinas del pulmón y eritrocitos. Como resultado de los hallazgos de la NSE en tejidos específicos en condiciones normales, se formuló la hipótesis de que el aumento de la expresión de la NSE y el aumento de los niveles séricos de la NSE podrían ocurrir con proliferación maligna de estos tejidos y, por lo tanto, podrían ser de utilidad en el diagnóstico, la estadificación y el tratamiento de este tipo de cáncer. La aplicación de la determinación de NSE en oncología médica puede ser evaluada bajo distintos encabezados: determinación del contenido de NSE en biopsias de tejido; niveles séricos de NSE como marcador para el diagnóstico de tumores, la extensión de la enfermedad y la respuesta a la terapia; determinación de NSE en el líquido cefalorraquídeo (CSF) como indicador de metástasis craneal y del CNS.