Ofrene er behandlet for såkalte nevrotoksiske symptomer, opplyser organisasjonen i en rapport på sine hjemmesider.
Nevrotoksiske stoffer gjør skade på nervesystem og hjerne.
Ofrene ble tatt imot på tre forskjellige sykehus i Damaskus-området onsdag morgen.
Det angivelige gassangrepet i dette området skal ha skjedd natt til onsdag.
– Leger Uten Grenser kan ikke vitenskapelig bekrefte årsaken til disse symptomene, eller slå fast hvem som er ansvarlige for angrepet, sier lege Bart Janssens, direktør i organisasjonen.
Tidligere lørdag meldte den regjeringskontrollerte kringkastingen i Syria at syriske regjeringssoldater har funnet kjemiske våpen hos opprørerne i Damaskus.
Vil ha etterforskning
Janssen mener det er sterke indikasjoner på at ofrene har vært utsatt for en masseeksponering av et nevrotoksisk middel. Helsepersonell på de tre sykehusene melder om et stort antall pasienter med kramper, overdreven spyttproduksjon, små pupiller, uklart syn og pusteproblemer.
– Dette vil være et brudd på folkeretten, som absolutt forbyr bruk av kjemiske og biologiske våpen, sier han.
- Les også:
Behandling av nerveskadde pasienter blir nå inkludert i alle organisasjonens programmer i Syria.
– Vi håper uavhengige etterforskere får umiddelbar adgang til å se på hva som har skjedd, sier Christopher Stokes, generaldirektør i Leger Uten Grenser.
– En rød linje
Syriske opposisjonelle hevdet denne uka at mange hundre mennesker ble drept i et kjemisk angrep fra Assad-regimet, som imidlertid på det sterkeste avviser å ha tatt i bruk kjemiske våpen.
Samtidig antyder regimet at det kan være opprørsgrupper som står bak det angivelige kjemiske angrepet.
- Les også: Dette gjør kjemiske våpen
Våpeninspektører fra FN er nå på plass i Syria for å granske påstander fra både regimet og opprørerne om bruk av kjemiske våpen i tidligere angrep. En rekke land har krevd at disse inspektørene også må få etterforske angrepet sist onsdag.
Eksperter har uttalt at hele bildet av borgerkrigen kan bli endret dersom det blir påvist at noen av partene har tatt i bruk kjemiske våpen.
Det antas at Syria råder over store uregistrerte lagre med sennepsgass og nervegassen sarin.