תסמונת ליי היא מחלה גנטית נדירה שנגרמת מימצאים משונים במיטוכונדריונים, האורגנלות שמייצרות אנרגיה בתאים.
המחלה משפיעה בעיקר על מערכת העצבים המרכזית ומתקיימת בחומצה הלקטית המשתלבת במערכת העצבים.
התסמין הראשון של המחלה הוא הדרדרה קוגניטיבית ומוטורית, שמתרחשת לאחר תקופת פיתוח תקנית.