Zespół Leigha zwany inaczej podostrą dziecięcą encefalopatią martwiczą należy do rzadkich chorób mitochondrialnych. Charakteryzuje się postępującą neurodegeneracją oraz występowaniem symetrycznych ognisk martwiczych w pniu mózgu, okolicy wzgórza wzrokowego, rdzeniu przedłużonym i górnym odcinku rdzenia kręgowego. Przyczyną choroby są defekty enzymatyczne o podłożu molekularnym związane z niedoborem dehydrogenazy pirogronianiu lub składników kompleksów I-V łańcucha oddechowego. Pierwsze objawy pojawiają się zwykle po kilku miesiącach prawidłowego rozwoju noworodka pod wpływem stresu wywołanego przez szczepienie lub infekcję. Należą do nich wymioty, nudności, hipotonia, zmiany oczne oraz zahamowanie rozwoju psychomotorycznego. W późniejszym okresie występują także objawy móżdżkowe, pozapiramidowe oraz charakterystyczne zaburzenia oddychania. Niewydolność oddechowa prowadzi zwykle do zgonu przed ukończeniem 5. roku życia.

Dotychczas nie opracowano metody pozwalającej na przyczynowe leczenie pacjentów ze zdiagnozowanym Zespołem Leigha. Zaleca się jedynie suplementację witaminy B₁ oraz koenzymu Q. Skuteczności pozostałych stosowanych farmaceutyków nie udało się potwierdzić.

W grudniowym wydaniu czasopisma Science ukazał się artykuł opisujący doświadczenia przeprowadzone na mysim modelu Zespołu Leigha charakteryzującym się nokautem genu NDUFS4, który koduje podjednostkę kompleksu I łańcucha oddechowego. Początkowo, w eksperymencie zwierzętom podawano rapamycynę o dawce 8mg/kg w postaci iniekcji dootrzewnowej, którą wykonywano codziennie począwszy od dnia zakończenia karmienia przez matkę, przypadającego na około 20. dzień od narodzin. W kolejnej próbie lek podawano myszom już od 10. dnia życia. W obu schematach zwierzęta odniosły korzyść z podjętego leczenia. Oprócz wydłużenia przeżycia uzyskano również złagodzenie typowego dla choroby fenotypu- utraty wagi i degeneracji układu nerwowego. Stopień uszkodzenia mózgu odzwierciedlany przez aktywację astrocytów i komórek gleju monitorowano wykrywając obecność odpowiednio białka GFAP (glial fibrillary acidic protein) i Iba1. Myszy poddane terapii osiągnęły dobre wyniki w tzw. teście rotarod, polegającym na sprawdzeniu równowagi, koordynacji i wytrzymałości zwierząt. Podobnych zdarzeń nie zaobserwowano w grupie kontrolnej ani w grupie leczonej innym immunosupresantem (takrolimus).

Przedstawione analizy wykazały, że rapamycyna opóźnia wystąpienie neurologicznych objawów choroby, zmniejsza odpowiedź zapalną układu nerwowego oraz chroni przed uszkodzeniami mózgu. Dokładny mechanizm działania leku nie jest w pełni poznany. Wiadomo jednak, że poprzez inhibicję kinazy mTOR- integrującej wiele szlaków sygnalizacyjnych w komórce m.in. dotyczących określania dostępności substancji odżywczych w celu regulacji przemian oraz procesów translacji i autofagii, - wywołuje zmiany metaboliczne w organizmie. Promuje katabolizm aminokwasó i kwasów tłuszczowych jednocześnie zmniejszając gromadzenie się produktów pośrednich procesu glikolizy. Rapamycyna niweluje większość negatywnych zjawisk metabolicznych spowodowanych defektem genu NDUFS4. Powyższa obserwacja może stanowić podstawę dla projektowania efektywnych strategii terapeutycznych w innych chorobach mitochondrialnych.