所属
環境医学研究所 ストレス受容・応答研究部門 講師
大学院担当
大学院医学系研究科
職名
講師
連絡先
外部リンク
ホリガネ シンイチロウ
堀金 慎一郎
HORIGANE Shin-ichiro
学位 1
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博士（医学） （ 2015年3月 東京大学 ）
研究キーワード 6
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神経回路形成
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電位依存性カルシウムチャネル
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神経細胞移動
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神経発達障害
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ライブイメージング
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カルシウムシグナリング
研究分野 3
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ライフサイエンス / 神経科学一般
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ライフサイエンス / 病態神経科学
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ライフサイエンス / 神経科学一般
経歴 4
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名古屋大学 環境医学研究所 神経系分野Ⅰ（分子神経科学） 講師
2020年10月 - 現在
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名古屋大学 環境医学研究所 神経系分野Ⅰ（分子神経科学） 助教
2016年3月 - 2020年9月
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名古屋大学 環境医学研究所 研究機関研究員
2015年9月 - 2016年2月
国名：日本国
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東京大学 大学院医学系研究科 神経生化学分野 特任研究員
2015年4月 - 2015年8月
国名：日本国
学歴 3
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東京大学 医学系研究科 脳神経医学専攻
2011年4月 - 2015年3月
国名： 日本国
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東京大学 医学系研究科 医科学専攻
2009年4月 - 2011年3月
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筑波大学 第二学群 生物学類
2005年4月 - 2009年3月
国名： 日本国
所属学協会 3
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日本神経化学会
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北米神経科学会
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日本神経科学会
委員歴 1
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Frontiers in Molecular Neuroscience Editorial Board of Neuroplasticity and Development
2022年12月 - 現在
団体区分：その他
論文 15
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Pan, M; Liu, PW; Ozawa, Y; Arima-Yoshida, F; Dong, GY; Sawahata, M; Mori, D; Nagase, M; Fujii, H; Ueda, S; Yabuuchi, Y; Liu, XZ; Narita, H; Konno, A; Hirai, H; Ozaki, N; Yamada, K; Kidokoro, H; Bito, H; Mizoguchi, H; Watabe, AM; Horigane, SI; Takemoto-Kimura, S
TRANSLATIONAL PSYCHIATRY 15 巻 ( 1 ) 頁： 95 2025年3月
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Fujii, H; Kidokoro, H; Kondo, Y; Kawaguchi, M; Horigane, SI; Natsume, J; Takemoto-Kimura, S; Bito, H
FRONTIERS IN MOLECULAR NEUROSCIENCE 15 巻 頁： 970031 - 970031 2022年9月
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A Flp-dependent G-CaMP9a transgenic mouse for neuronal imaging <i>in vivo</i> Open Access
Sakamoto, M; Inoue, M; Takeuchi, A; Kobari, S; Yokoyama, T; Horigane, S; Takemoto-Kimura, S; Abe, M; Sakimura, K; Kano, M; Kitamura, K; Fujii, H; Bito, H
CELL REPORTS METHODS 2 巻 ( 2 ) 頁： 100168 - 100168 2022年2月
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Wang, CY; Horigane, S; Wakamori, M; Ueda, S; Kawabata, T; Fujii, H; Kushima, I; Kimura, H; Ishizuka, K; Nakamura, Y; Iwayama, Y; Ikeda, M; Iwata, N; Okada, T; Aleksic, B; Mori, D; Yoshida, T; Bito, H; Yoshikawa, T; Takemoto-Kimura, S; Ozaki, N
TRANSLATIONAL PSYCHIATRY 12 巻 ( 1 ) 頁： 84 - 84 2022年2月
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Ueda, S; Hosokawa, M; Arikawa, K; Takahashi, K; Fujiwara, M; Kakita, M; Fukada, T; Koyama, H; Horigane, SI; Itoi, K; Kakeyama, M; Matsunaga, H; Takeyama, H; Bito, H; Takemoto-Kimura, S
FRONTIERS IN MOLECULAR NEUROSCIENCE 14 巻 頁： 741895 - 741895 2021年9月
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Development of an L-type Ca<SUP>2+</SUP> channel-dependent Ca<SUP>2+</SUP> transient during the radial migration of cortical excitatory neurons 国際誌 Open Access
Horigane, SI; Hamada, S; Kamijo, S; Yamada, H; Yamasaki, M; Watanabe, M; Bito, H; Ohtsuka, T; Takemoto-Kimura, S
NEUROSCIENCE RESEARCH 169 巻 頁： 17 - 26 2021年8月
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Remote control of neural function by X-ray-induced scintillation 査読有り 国際誌
Matsubara Takanori, Yanagida Takayuki, Kawaguchi Noriaki, Nakano Takashi, Yoshimoto Junichiro, Sezaki Maiko, Takizawa Hitoshi, Tsunoda Satoshi P., Horigane Shin-ichiro, Ueda Shuhei, Takemoto-Kimura Sayaka, Kandori Hideki, Yamanaka Akihiro, Yamashita Takayuki
NATURE COMMUNICATIONS 12 巻 ( 1 ) 頁： 4478 - 4478 2021年7月
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A mouse model of Timothy syndrome exhibits altered social competitive dominance and inhibitory neuron development 国際誌 Open Access
Horigane, S; Ozawa, Y; Zhang, J; Todoroki, H; Miao, P; Haijima, A; Yanagawa, Y; Ueda, S; Nakamura, S; Kakeyama, M; Takemoto-Kimura, S
FEBS OPEN BIO 10 巻 ( 8 ) 頁： 1436 - 1446 2020年8月
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Rational Engineering of XCaMPs, a Multicolor GECI Suite for In Vivo Imaging of Complex Brain Circuit Dynamics 査読有り 国際誌
Inoue Masatoshi, Takeuchi Atsuya, Manita Satoshi, Horigane Shin-ichiro, Sakamoto Masayuki, Kawakami Ryosuke, Yamaguchi Kazushi, Otomo Kouhei, Yokoyama Hiroyuki, Kim Ryang, Yokoyama Tatsushi, Takemoto-Kimura Sayaka, Abe Manabu, Okamura Michiko, Kondo Yayoi, Quirin Sean, Ramakrishnan Charu, Imamura Takeshi, Sakimura Kenji, Nemoto Tomomi, Kano Masanobu, Fujii Hajime, Deisseroth Karl, Kitamura Kazuo, Bito Haruhiko
CELL 177 巻 ( 5 ) 頁： 1346 - 1360 2019年5月
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Calcium signalling: a key regulator of neuronal migration 国際誌 Open Access
Horigane, S; Ozawa, Y; Yamada, H; Takemoto-Kimura, S
JOURNAL OF BIOCHEMISTRY 165 巻 ( 5 ) 頁： 401 - 409 2019年5月
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A Critical Neurodevelopmental Role for L-Type Voltage-Gated Calcium Channels in Neurite Extension and Radial Migration 国際誌 Open Access
Kamijo, S; Ishii, Y; Horigane, S; Suzuki, K; Ohkura, M; Nakai, J; Fujii, H; Takemoto-Kimura, S; Bito, H
JOURNAL OF NEUROSCIENCE 38 巻 ( 24 ) 頁： 5551 - 5566 2018年6月
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Calmodulin kinases: essential regulators in health and disease Open Access
Takemoto-Kimura, S; Suzuki, K; Horigane, SI; Kamijo, S; Inoue, M; Sakamoto, M; Fujii, H; Bito, H
JOURNAL OF NEUROCHEMISTRY 141 巻 ( 6 ) 頁： 808 - 818 2017年6月
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Exploring the function of calcium-dependent phosphorylation in neuronal morphogenesis and circuit formation. 査読有り 国際誌
Takemoto-Kimura S, Horigane S
Jpn. J. Neuropsychopharmacol 37 巻 頁： 163 - 167 2017年
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Facilitation of axon outgrowth via a Wnt5a-CaMKK-CaMKIα pathway during neuronal polarization 査読有り
Horigane S, Ageta-Ishihara N, Kamijo S, Fujii H, Okamura M, Kinoshita M, Takemoto-Kimura S, Bito H
Molecular Brain 2016年1月
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Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2 査読有り
Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H
Nature Methods 2014年11月
MISC 3
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Ca2+ imaging in immature cortical neurons 招待有り
Shin-ichiro Horigane, Sayaka Takemoto-Kimura
Cerebral Cortex Development 頁： 211 - 219 2024年4月
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放射状移動中の大脳皮質興奮性神経細胞におけるL型カルシウムチャネル依存的な一過的細胞内カルシウム濃度上昇の発達
堀金慎一郎
神経科学ニュース 2022年2月
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細胞内 Ca2+シグナリングを介した発生期神経細胞移動の制御 招待有り
堀金慎一郎, 竹本さやか
日本生物学的精神医学会誌30 巻 ( 1 ) 2019年4月
講演・口頭発表等 7
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Deciphering a calcium-regulated pathway that controls radial migration of im mature cortical neurons 招待有り
堀金 慎一郎
The Joint Congress of the 40th Annual Meeting of Japanese Society of Biological Psychiatry and the 61st Annual Meeting of the Japanese Society for Neurochemistry 2018年9月7日
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Deciphering Ca2+ signaling during radial migration of immature cortical neurons.
堀金 慎一郎
The 60th Annual Meeting of the Japanese Society for Neurochemistry (JSN) 2017年9月7日
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Deciphering a calcium-regulated pathway that controls radial migration of im mature cortical neurons
堀金 慎一郎
The 41st Annual Meeting of Japan Neuroscience Society 2018年7月26日
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Deciphering a calcium-regulated pathway that controls radial migration of cortical neurons via the excitation-coupled morphological change
堀金 慎一郎
Neuro 2019 2019年7月25日
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Calcium transients control a morphogenetic cycle underlying neuronal migratory movement 国際会議
堀金 慎一郎
SfN 2019 2019年10月23日
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Polarized Ca2+ transients via voltage-gated Ca2+ channels control cyclic nuclear deformation underlying cortical radial migration
堀金慎一郎
生理研研究会「細胞システム理解 のためのシグナル応答原理解明の最前線」 2023年9月14日
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Polarized Ca2+ signalling drives neuronal nuclear deformation cycles underlying morphogenetic shape shift during cortical radial migration 招待有り
堀金慎一郎
第74回脳の医学・生物学研究会＆ 第3回日本神経化学会若手KYOUEN合同大会 2024年5月18日
共同研究・競争的資金等の研究課題 2
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自閉スペクトラム症の病態理解にむけたカルシウムシグナリング破綻を原因とする神経回路形成障害の解明
2019年11月 - 2021年11月
武田科学振興財団 研究助成
堀金慎一郎
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：2000000円
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新規病態モデルを用いた多角的解析による発達障害の神経回路病態解明
2019年9月 - 2021年9月
豊秋奨学会 研究費助成
堀金慎一郎
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：2500000円
科研費 4
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カルシウムチャネル異常に起因する自閉スペクトラム症の病態解明と治療開発
研究課題/研究課題番号：24K10490 2024年4月 - 2027年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
堀金 慎一郎
担当区分：研究代表者
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
本研究では、興奮性回路に着目したASD神経回路病態の解明ならびに新たな治療戦略の探索を目的として、３項目の計画を3年間で実施する。
計画① ASD様行動（社会性障害・繰り返し行動）の評価 【R6年度】
計画② 興奮性回路の形成障害と神経活動異常の評価 【R6～R7年度】
計画③ 興奮性神経細胞を標的としたASD治療開発【R7～R8年度】 -
抑制性神経回路に着目した自閉スペクトラム症病態の解明と新たな治療戦略の探索
研究課題/研究課題番号：22K15638 2022年4月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究 若手研究
堀金 慎一郎
担当区分：研究代表者
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
自閉スペクトラム症（ASD）は、社会性の障害や固執的な反復行動を主な特徴とし、胎生・発達期にかけての「神経回路の形成障害」が、発症要因として注目を集める。しかしその一方で、こうした回路形成障害の実態やASDとの因果関係については多くが未解明であり、病態理解を基礎とした合理的な治療法の開発が困難な状況にある。
我々はこれまでに、ASD患者から同定された、変異型のL型カルシウムチャネルを発現するマウス系統を作出し、同マウスにおけるASD様行動と抑制性神経回路の形成障害を見出した。本研究では、こうした抑制性回路の形成障害とASD様行動との因果関係を明らかにし、破綻した抑制性回路を標的とした実験的治療を行う。
自閉スペクトラム症（ASD）は、生後初期から認められる社会性の障害や固執的な反復行動を主な特徴とし、胎生・発達期にかけての「神経回路の形成障害」が、発症要因として注目を集める。しかしその一方で、こうした回路形成障害の実態やASDとの因果関係については多くが未解明であり、病態理解を基礎とした合理的な治療法の開発が困難な状況にある。重要なことに、ASDを伴うTimothy症候群の患者では、L型カルシウムチャネルの1アミノ酸変異（G406R、カルシウム流入を過剰に増大）が同定されている。そのため我々は、Timothy症候群モデルマウスの作出と解析を行い、ASD様の行動異常や、抑制性神経回路の形成障害を見出している。
昨年度において、抑制性神経細胞選択的にG406R変異型L型カルシウムチャネルを発現させたところ、興奮性および抑制性神経細胞に同変異チャネルを発現させた際に観察された顕著なASD様の行動異常が観察されなかった。こうした研究成果は、興奮性神経細胞におけるG406R変異型L型カルシウムチャネルの発現が、ASD様の行動異常の原因となることを示唆するものである。そのため今年度では、興奮性神経細胞選択的にG406R変異型L型カルシウムチャネルを発現させ、一連の行動学的評価を実施中である。また興奮性および抑制性神経細胞に同変異チャネルを発現させたマウス系統は、FLP組み換え酵素による変異チャネルのノックアウトが可能である。ウイルスベクターを用いた介入操作により、変異体を欠失させたところ、一部ASD様行動の回復が観察された。
昨年度において、抑制性神経細胞選択的にASD患者由来の変異型L型カルシウムチャネルを発現させたところ、ASDの中核症状である社会性の障害や固執的な反復行動を示す行動異常が認められなかった。こうした研究成果から今年度は申請時の計画を変更し、興奮性神経選択的に同変異チャネルを発現させ、一連のマウス行動試験を推進している。
また今年度は同変異型カルシウムチャネルをFLP組換え酵素により欠失させることで、ASD様行動の回復を検討した。申請時においては、抑制性神経細胞選択的に変異型カルシウムチャネルを発現するマウス系統に対し、治療的介入を実施する計画であった。しかし上述の通り、抑制性神経細胞選択的な変異体チャネル発現ではASD様のマウス行動異常が認められなかったため、興奮性および抑制性神経細胞に変異体チャネルを発現するマウス系統に対し、治療的介入を実施している。その結果、一部のASD様行動において回復が観察され、治療戦略の探索を目的とする本研究計画において、重要な知見が得られたものと考えられる。
研究計画の変更にともない研究期間を延長し、来年度は興奮性神経選択的に変異型L型カルシウムチャネルを発現させたマウス系統に対し一連の行動学的評価を完了させ、ASD様の行動異常の有無について結論づける。ASD様の行動異常が観察された際には、同マウス系統における神経活動および回路形成の異常を評価する。
今年度は興奮性および抑制性神経細胞に変異体チャネルを発現するマウス系統に対し、治療的介入を実施し、一部のASD様行動において回復が観察された。同マウス系統では、これまでに神経活動の異常と回路形成障害が認められている。このため来年度においては、治療的介入によりこれらの表現型回復を検討し、ASD様行動の回復機序を明らかとする。 -
自閉スペクトラム症に合併する運動機能障害に対する新たな治療戦略の開発
2022年 - 2023年
中冨健康科学振興財団 研究助成
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カルシウムシグナリング破綻に着目した自閉スペクトラム症における神経回路病態の解明
研究課題/研究課題番号：20K16490 2020年4月 - 2022年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究 若手研究
堀金 慎一郎
担当区分：研究代表者
配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）
カルシウムイオンは、神経回路形成や神経可塑性など多様な細胞イベントを制御する。近年、カルシウムシグナリング破綻と精神障害との関係が注目されるが、両者の因果関係については多くが未解明である。我々はこれまでに、自閉スペクトラム症（ASD）患者から同定された変異型のL型カルシウムチャネルを発現するマウス系統を作出した。本研究では、同モデルマウスを用いることで、カルシウムシグナリング破綻とASD病態との関係を検討する。また更に、同マウス系統への介入操作によるASD病態の回復を検討する。すなわち本計画では、カルシウムシグナリング破綻に着目したASD病態の解明および治療法の探索を目的とする。
本研究課題は、自閉スペクトラム症の背景にある神経回路病態を解明し、具体化した標的に対する効果的な治療開発の推進を目的としている。研究成果として、①自閉スペクトラム症患者より同定された、変異型のL型カルシウムチャネルを発現するマウス系統が自閉スペクトラム症様の行動異常を示し、②同マウス系統が神経回路形成および細胞内カルシウム動態の異常を示すことを明らかにした。またさらに、③同マウス系統の変異型L型カルシウムチャネルを標的とした治療的介入手法の開発について、予備的検討を完了した。本研究課題により得られた学術的知見・実験手技は、自閉スペクトラム症の治療開発における新たな基盤となることが期待される。
自閉スペクトラム症は生後初期からその症状が認められ、胎生・発達期にかけた神経回路形成の破綻が発症原因の一つと考えられている。しかしその一方で、神経回路の形成過程や出来上がった神経回路の機能にどのような異常があるのかという「神経回路病態」について多くが未解明であり、病態理解を基礎とした合理的な治療法の開発が困難な状況にあった。本研究課題により得られた研究成果は、こうした自閉スペクトラム症の背景にある神経回路病態の一端を明らかにするものであり、並行して開発を進める治療的介入法とあわせて、自閉スペクトラム症の治療開発へ寄与することが強く期待できる。
産業財産権 2
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細胞内カルシウム動態評価系
竹本さやか, 堀金慎一郎, 尾崎紀夫, 有岡祐子
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細胞内カルシウム動態評価系
竹本さやか, 堀金慎一郎, 尾崎紀夫, 有岡祐子
担当経験のある科目 (本学) 11
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「環境学入門」脳科学と疾患 – 神経回路の形成と疾患
2024
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基盤医科学実習
2024
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「環境学入門」脳科学と疾患 – 神経回路の形成と疾患
2023
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基盤医科学実習
2023
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基盤医科学実習
2022
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基盤医学特論「生命現象理解へ向けた多階層アプローチ」
2022
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基盤医科学実習
2021
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基盤医科学実習
2020
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基盤医科学実習
2019
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基盤医科学実習
2018
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基盤医科学実習
2017