法医学教室のゼミ生・加地大己（瑛太）、久保秋佳奈子（石原さとみ）、桐畑哲平（遠藤雄弥）、羽井彰（佐藤智仁）は、佐川文彦（時任三郎）から生きている患者を診ると聞き驚く。石末亮介（生田斗真）の父親・貴之（名高達男）が経営する病院の入院患者に、ミュンヒハウゼン症候群—他人の関心を得ようとするあまり、偽の症状を作り出し、通院や入院を繰り返す症状—が疑われるため、その意見書の作成を依頼されたのだ。患者の主治医・宮島から連絡を受けた佐川は、亮介と夏井川玲子（矢田亜希子）を病院へ向かわす。そんな折、大学の研究室にひとりの若い男性がやってくる。姉に用があるという男性に応対した大己らはピンとこないが、男性は「久保秋佳奈子」と口にする。なんと、佳奈子の弟・祐樹（冨浦智嗣）だったのだ。真面目な佳奈子とは対照的に、祐樹は今時の若者らしいフランクな性格で、すぐに大己らと打ち解ける。
　一方、ミュンヒハウゼン症候群が疑われる患者・相馬朋子（志田未来）は中学生で、数日前に、兄・泰人（石田卓也）に付き添われ救急車で搬送されてきた。宮島によれば、偽膜性大腸炎と診断され入院しているが、血液検査では特に異常が見られないという。さらに、朋子は半年前から大腸炎にかかり度々通院しているが、処方された薬を飲んでいるはずなのに、症状が悪化しているとも明かす。朋子に会った亮介は、明朗快活な彼女が人の関心を引くために自分から病気になっているとは信じられない。ところが、朋子の血液のデータ解析をした蕪木誠（泉谷しげる）は、血中に偽膜性大腸炎を発症できるというペニシリンを見つける。予想外の結果に佐川らは驚くが、とはいえ、中学生の朋子がペニシリンを入手できるはずはない。誰かが、故意に飲ませているのではないか—とすれば、それは…？　大己は亮介とともに、朋子を訪ねることにする。