De ziekte van Leigh is een zeldzame erfelijke neurometabole aandoening die het centrale zenuwstelsel aantast. Deze progressieve aandoening begint bij zuigelingen tussen de drie maanden en twee jaar. Het komt zelden voor bij tieners en volwassenen. De ziekte van Leigh kan worden veroorzaakt door mutaties in mitochondriaal DNA of door tekortkomingen van het enzym pyruvaatdehydrogenase. Symptomen van de ziekte van Leigh ontwikkelen zich gewoonlijk snel. De eerste tekenen kunnen een slecht zuigvermogen en verlies van hoofdcontrole en motorische vaardigheden zijn. Deze symptomen kunnen gepaard gaan met verlies van eetlust, braken, prikkelbaarheid, voortdurend huilen en toevallen. Naarmate de aandoening vordert, kunnen de symptomen ook algemene zwakte, gebrek aan spierspanning en episodes van lactaatacidose zijn, wat kan leiden tot een verminderde ademhalings- en nierfunctie.
 

Bij de ziekte van Leigh interfereren genetische mutaties in mitochondriaal DNA met de energiebronnen die cellen aansturen in een gebied van de hersenen dat een rol speelt bij motorische bewegingen. De primaire functie van mitochondriën is om de energie in glucose en vetzuren om te zetten in een stof die adenosinetrifosfaat (ATP) wordt genoemd. De energie in ATP drijft vrijwel alle metabolische functies van een cel aan. Genetische mutaties in mitochondriaal DNA resulteren daarom in een chronisch gebrek aan energie in deze cellen, wat op zijn beurt het centrale zenuwstelsel aantast en progressieve degeneratie van motorische functies veroorzaakt.

Er is ook een vorm van de ziekte van Leigh (de zogenaamde X-gebonden ziekte van Leigh) die het resultaat is van mutaties in een gen dat een andere groep stoffen produceert die belangrijk zijn voor het celmetabolisme. Dit gen is alleen te vinden op het X-chromosoom.