Использование достижений наномедицины и материаловедения в диагностике заболеваний является перспективным направлением научных исследований. Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) — инновационный метод анализа, связанный с применением наноматериалов на основе благородных металлов для неинвазивного исследования клеток, клеточных органелл, белковых молекул. В работе обобщены литературные данные по методам ранней клинической диагностики ряда нейродегенеративных и нейроэндокринных заболеваний. Обсуждены особенности, достоинства и ограничения различных методов диагностики по низкомолекулярным и высокомолекулярным маркерам указанных заболеваний. Продемонстрированы перспективы применения оптических методов для экспресс-диагностики нарушений нейромедиаторного обмена. Особое внимание уделено новым подходам при создании универсальных оптических индикаторных систем, расширяющих аналитические возможности спектроскопии ГКР, обладающей уникально высокой чувствительностью, селективностью и воспроизводимостью результатов анализа при определении целевых аналитов в биологических матрицах сложного состава.