Salah satu tantangan terbesar obat-obatan modern terletak pada diagnosis dan pengobatan penyakit anak yang langka. Sebagian besar kondisi ini memiliki hasil yang jauh lebih baik jika didiagnosis dan diobati lebih awal. Tiga dari contoh yang lebih tidak biasa dari penyakit anak yang langka termasuk penyakit Menkes, sindrom Moebius, Congenital Insensitivity to Pain (CIP), dan Leukodystrophies.
Penyakit Menkes adalah kelainan genetik yang mempengaruhi metabolisme tembaga yang biasanya berakibat fatal pada dekade pertama kehidupan. Penyakit masa kanak-kanak yang langka ini terjadi terutama pada pria dan menyebabkan tubuh menyimpan tembaga secara tidak normal di jaringan tertentu. Pada individu ini, tembaga disimpan dalam kadar rendah di hati dan otak. Kadar tembaga yang sangat tinggi ditemukan di lapisan usus dan ginjal mereka. Biasanya, anak berkembang secara normal selama enam hingga delapan minggu sebelum menunjukkan tonus otot yang buruk, gagal tumbuh, kejang, kerusakan otak, suhu tubuh rendah, dan pertumbuhan rambut yang tidak biasa.
Keterbelakangan saraf kranial ke-6 dan ke-7 dapat menyebabkan sindrom Moebius. Hal ini terbukti sejak lahir sebagai kurangnya ekspresi wajah akibat kelumpuhan wajah. Anak-anak dengan sindrom Moebius tidak bisa mengisap, atau menggerakkan matanya ke samping; mereka tidak bisa mengerutkan kening, tersenyum, atau berkedip. Seperti banyak penyakit anak yang langka, sindrom Moebius bervariasi dalam tingkat keparahan gejala. Beberapa komplikasi umum termasuk langit-langit mulut sumbing, gangguan pendengaran, gerakan lidah berkurang, kelemahan tubuh bagian atas, air liur berlebihan, kesulitan menelan, mata juling, dan kelainan bentuk tangan atau kaki.
Ketidakpekaan Bawaan terhadap Nyeri tidak biasa bahkan di antara jajaran penyakit anak-anak yang langka. Anak memiliki indera peraba yang normal kecuali dalam hubungannya dengan rasa sakit. Tanpa rasa sakit, anak harus dipantau dengan cermat untuk menghindari cedera serius. Orang dewasa dengan gangguan ini memiliki insiden kematian yang lebih tinggi dari perilaku traumatis atau berisiko, tetapi sebaliknya, penyakit ini tidak memengaruhi umur. Penyebab kondisi ini adalah mutasi pada gen yang bertanggung jawab untuk produksi saluran natrium pada neuron yang terkait dengan penerimaan rasa sakit.
Leukodystrophies adalah kelas penyakit anak yang langka di mana sistem saraf pusat terganggu oleh produksi dan deposisi mielin yang abnormal. Myelin melindungi saraf dengan cara karet mengisolasi kabel listrik, dengan meningkatkan konduktivitas dan melindungi serat saraf dari senyawa yang merusak. Ada lebih dari 40 bentuk leukodistrofi, tetapi gejala yang umum adalah hilangnya tonus otot secara progresif, gaya berjalan, bicara, waktu reaksi, penglihatan, bicara, perilaku, dan perkembangan umum. Gejala yang kurang umum termasuk ketidakseimbangan hormon, detak jantung yang semakin menurun, aterosklerosis prematur dari akumulasi lipid di arteri, dan kejang. Kebanyakan leukodistrofi tidak terdiagnosis saat lahir karena gangguan onset lambat.