Matematika menyelamatkan nyawa: Model baru membantu mengatasi kekurangan donasi ginjal

Pada hari tertentu di Amerika Serikat, sekitar 100.000 pasien menunggu transplantasi ginjal untuk menyelamatkan nyawa.

Masalah terbesar adalah ketersediaan. Pada tahun 2012, hanya 14.209 transplantasi yang dilakukan di AS, sehingga banyak orang yang berada dalam daftar tunggu untuk mendapatkan ginjal yang tersedia. Dan semakin lama mereka menunggu, semakin kecil peluang mereka untuk bertahan hidup.

Jadi apa yang harus dilakukan? Meskipun sangat sulit untuk meningkatkan jumlah ginjal yang layak untuk transplantasi, para peneliti dari Universitas Northwestern dan Stanford telah mengusulkan cara-cara baru dan inovatif untuk mengoptimalkan distribusi ginjal di seluruh negeri – dengan menggunakan model matematika sederhana.

Inisiatif mereka, yang dipresentasikan pada pertemuan tahunan American Association for the Advancement of Science (AAAS) di Chicago, membantu mengatasi dua masalah utama dalam proses donasi organ: mengurangi kesenjangan geografis dan meningkatkan ketersediaan donor hidup.

Kesenjangan geografis
Menurut para peneliti, penduduk Amerika terus hidup lebih lama, yang pada akhirnya menyebabkan meningkatnya kejadian gagal ginjal di seluruh negeri. Namun, karena sebagian besar ginjal berasal dari pendonor yang telah meninggal, donasi organ tetap stagnan selama bertahun-tahun, sehingga menimbulkan kesenjangan besar antara jumlah pendonor dan jumlah penerima dalam daftar tunggu transplantasi.

Dan ketika kesenjangan semakin lebar, lamanya waktu seseorang menunggu ginjal bisa sangat bervariasi tergantung pada lokasi orang tersebut. Menurut panelis Sanjay Mehrotra, alokasi organ dan waktu tunggu dapat bervariasi secara drastis di wilayah tertentu di negara ini.

“Dari sudut pandang geografis, tergantung di mana Anda tinggal, waktu yang dihabiskan untuk menunggu di daftar tunggu bisa sangat berbeda,” kata Mehrotra, seorang profesor di departemen teknik industri dan ilmu manajemen di Northwestern University, kepada FoxNews .com. “Perbedaannya bisa terjadi di dalam satu negara bagian dan antar negara bagian – dan ini bisa menjadi signifikan. Jika Anda tinggal di Illinois… Anda mungkin harus menunggu empat tahun, tapi di wilayah utara Wisconsin, bisa jadi (dua) tahun.”

Mehrotra menjelaskan bahwa perkiraan waktu tunggu pasien sangat bergantung pada populasi negara bagian tersebut, serta jumlah organisasi pengadaan organ (OPO) di wilayah tersebut – fasilitas lokal yang bertanggung jawab untuk mengoordinasikan proses donor dalam area layanan yang ditentukan (DSA). Misalnya, Illinois, negara bagian dengan populasi lebih besar, hanya memiliki satu OPO, yang berarti bahwa pasien yang menunggu ginjal di wilayah tersebut juga menunggu dalam daftar bersama banyak pasien lain—lebih banyak dibandingkan di Wisconsin.

Secara nasional, kesenjangan geografis seperti ini semakin parah, kata Mehrotra. Jadi dalam upaya mempersingkat waktu tunggu di AS, dia menggunakan analisis berbasis model retrospektif dan prospektif untuk merancang metode baru dalam alokasi organ. Berdasarkan penelitiannya, ia mengusulkan cara untuk menyeimbangkan penawaran dan permintaan dengan lebih baik – dengan meminta OPO yang mengalokasikan sebagian besar organnya untuk mengirimkan sebagian ginjalnya ke DSA yang membutuhkan.

Ia mencatat bahwa pusat-pusat dengan alokasi tinggi ini sering kali membuang organ-organ mereka yang berkualitas rendah, sehingga dapat digunakan di wilayah lain yang memiliki waktu tunggu lebih lama.

“Apa yang kami temukan adalah jika Anda menghubungkan DSA di seluruh negara bagian dan DSA di dalam suatu negara bagian, Anda sebenarnya dapat mencapai kemajuan yang signifikan dalam mengatasi masalah disparitas ini,” kata Mehrotra. “Perkiraan kami adalah 500 nyawa per tahun dapat diselamatkan dengan mengurangi kesenjangan ini.”

Panel tersebut juga membahas konsep penyesuaian harapan hidup ginjal yang lebih baik dengan harapan hidup penerimanya, sehingga ginjal dengan kualitas lebih tinggi dapat digunakan untuk jangka waktu yang lebih lama.

“Ginjal yang dapat bertahan selama 30 tahun bagi seseorang, dapat diberikan kepada seseorang yang memiliki harapan hidup 5 tahun,” kata Dr. John Friedewald, seorang profesor kedokteran nefrologi dan bedah-transplantasi di Universitas Northwestern, mengatakan kepada FoxNews.com. “Banyak ginjal yang hidup lebih lama dari penerima transplantasinya. Dan sebaliknya; terjadi ketidaksesuaian antara calon dengan ginjal. Salah satu hal yang kami lakukan adalah pencocokan umur panjang, yaitu ginjal dengan umur terpanjang dicocokkan dengan kandidat dengan perkiraan kelangsungan hidup transplantasi terlama.”

Friedewald memperkirakan bahwa umur panjang akan menambah 8.000 tahun tambahan kehidupan untuk setiap tahun donor ginjal.

Pertukaran dan rantai
Meskipun perubahan-perubahan ini dapat membantu menghasilkan kesetaraan yang lebih besar dan meningkatkan harapan hidup bagi sebagian orang, perubahan-perubahan ini masih belum mengatasi satu masalah besar seputar donasi organ: meningkatkan jumlah ginjal yang tersedia. Alvin Roth, Profesor Ekonomi Craig dan Susan McCaw di Universitas Stanford, berbicara di panel tentang cara terbaik memanfaatkan donor hidup – yaitu orang-orang yang ingin mendonorkan salah satu ginjalnya untuk membantu orang tercinta yang membutuhkan.

Meskipun para pendonor ini bersedia mendonorkan ginjalnya, namun tidak selalu mungkin bagi mereka untuk membantu penerima yang dituju.

“Jika Anda ingin mendonorkan ginjal kepada orang yang Anda sayangi, Anda harus memastikan bahwa Anda adalah donor yang sehat,” kata Roth, yang memenangkan Hadiah Nobel Memorial di bidang Ilmu Ekonomi pada tahun 2012 atas karyanya dalam menemukan kecocokan yang stabil. FoxNews.com. “…Terkadang Anda cukup sehat untuk memberikan ginjal, tapi tidak bisa memberikannya kepada orang yang Anda cintai karena Anda tidak cocok. Di situlah peran penggantian ginjal.”

Pertukaran ginjal melibatkan pencocokan satu pasangan donor-penerima yang tidak kompatibel dengan pasangan donor-penerima lain yang tidak kompatibel, yang pada dasarnya “menukar” ginjal satu sama lain. Kemudian, melalui total empat operasi simultan, pendonor memberikan organnya kepada penerima yang berlawanan, memastikan bahwa kedua pendonor menyumbang dan kedua pasien menerima ginjal.

Roth juga dikenal dengan konsep barunya tentang rantai donor ginjal. Agar rantai dapat berfungsi, dia menjelaskan bahwa prosesnya dimulai oleh donor tidak terarah (NDD) – yang ingin mendonorkan ginjalnya kepada seseorang yang membutuhkan. Ginjal donor tersebut kemudian diberikan kepada pasien yang merupakan bagian dari pasangan donor-penerima yang tidak cocok. Setelah pasien dari pasangan tersebut menerima ginjal baru yang kompatibel dari NDD, donor yang tidak kompatibel akan mendonorkan ginjalnya ke pasangan donor-penerima lain yang tidak kompatibel.

Proses ini berulang terus menerus hingga ada penerima akhir yang tidak terlibat dalam pasangan donor-penerima.

“Setiap pasangan mendapat ginjal sebelum mereka memberikannya, jadi bukan sebuah tragedi jika rantainya putus,” jelas Roth. “Yang lagi nunggu ginjal, pendonornya belum kasih ginjal. Dan rantainya bisa menjadi sangat panjang. Rantai pertama, yang dilaporkan pada tahun 2009, memiliki 10 transplantasi pada saat pelaporan, dan akhirnya mendapatkan 16 transplantasi. Rantai terpanjang sejauh ini memiliki 60 orang di dalamnya.”

Para peneliti di panel tersebut berharap bahwa semua model ini pada akhirnya akan menginspirasi perubahan dan mengarah pada perubahan kebijakan dalam United Network for Organ Sharing. Dr. Michael Abecassis, seorang ahli bedah transplantasi di Rumah Sakit Medis Northwestern dan penyelenggara acara tersebut, mencatat bahwa pasti ada banyak kekhawatiran etis di balik apa yang mereka usulkan, terutama ketika menyangkut pendistribusian organ di luar wilayah setempat, namun dia mengatakan penelitian mereka pada akhirnya dimaksudkan untuk untuk membantu sebanyak mungkin orang.

“Benang merahnya adalah kita tidak memiliki cukup organ, jadi kita harus memanfaatkan organ yang kita miliki sebaik mungkin,” kata Abecassis. “Kita tidak bisa melakukan itu dengan otak kita, jadi kita harus menghadirkan model matematika yang rumit untuk mewujudkannya.”