Ghép thận chéo (trao đổi thận theo cặp) là cách giúp những người bệnh có người thân muốn hiến thận nhưng không hợp nhóm máu hoặc không hợp miễn dịch: hai hay nhiều cặp "người bệnh – người hiến" đổi người hiến cho nhau, để ai cũng nhận được một quả thận phù hợp. Ý tưởng được đề xuất từ năm 1986, ca đầu tiên được ghi nhận ở Hàn Quốc năm 1991; từ năm 2004, các nhà kinh tế Alvin Roth, Tayfun Sönmez và Utku Ünver biến nó thành một bài toán ghép cặp có thuật toán, mở đường cho các chương trình quy mô vùng và quốc gia.
Bài viết giải thích cơ chế phân bổ ở mức kiến thức chung, không phải tư vấn y khoa. Mọi quyết định về hiến và ghép tạng cần trao đổi với bác sĩ và trung tâm ghép tạng.
Vì sao có người muốn hiến mà không hiến được
Một người khoẻ mạnh có thể sống bình thường với một quả thận, nên ghép thận từ người hiến còn sống là lựa chọn phổ biến với bệnh thận mạn giai đoạn cuối. Nhưng thận của người hiến phải "hợp" với người nhận ở hai tầng chính:
- Nhóm máu ABO. Người nhóm O chỉ nhận được thận nhóm O; nhóm A nhận A hoặc O; nhóm B nhận B hoặc O; nhóm AB nhận được tất cả. Ngược lại, người hiến nhóm O cho được mọi nhóm, người hiến AB chỉ cho được người AB.
- Miễn dịch. Một số người bệnh đã có sẵn kháng thể chống lại kháng nguyên mô của người hiến (thường do truyền máu, mang thai hay ghép trước đó). Xét nghiệm hoà hợp chéo dương tính nghĩa là nguy cơ thải ghép cao, dù nhóm máu hợp.
Người vợ nhóm A muốn hiến cho chồng nhóm B: không được. Ở một gia đình khác, người anh nhóm B muốn hiến cho em nhóm A: cũng không được. Nhưng nếu hai gia đình gặp nhau, vợ nhà thứ nhất hiến cho em nhà thứ hai, anh nhà thứ hai hiến cho chồng nhà thứ nhất, cả hai người bệnh đều được ghép. Đó là ghép thận chéo đơn giản nhất.
Ba hình thức trao đổi
| Hình thức | Cách làm | Đòi hỏi |
|---|---|---|
| Đổi hai chiều | Hai cặp đổi người hiến cho nhau | 4 ca mổ, thường tiến hành cùng lúc |
| Vòng ba chiều | Người hiến cặp 1 cho người bệnh cặp 2, cặp 2 cho cặp 3, cặp 3 cho cặp 1 | 6 ca mổ cùng lúc, khó tổ chức hơn nhiều |
| Chuỗi bắt đầu bằng người hiến vị tha | Một người hiến không chỉ định người nhận cho cặp 1, người hiến cặp 1 cho cặp 2, … người hiến cuối chuỗi cho một người trong danh sách chờ chung | Không cần mổ cùng lúc; chuỗi có thể rất dài |
Vì sao các vòng phải mổ cùng lúc? Vì việc hiến là tự nguyện tới phút cuối. Nếu người bệnh của cặp 1 đã nhận thận mà người hiến của cặp 1 đổi ý, cặp 2 mất người hiến và không còn gì để đổi. Chuỗi bắt đầu bằng người hiến vị tha tránh được rủi ro này: nếu có người rút lui giữa chừng, không cặp nào mất thận mà chưa nhận; chuỗi chỉ dừng sớm. Năm 2009, một nhóm do bác sĩ Michael Rees dẫn đầu công bố trên tạp chí New England Journal of Medicine một chuỗi mười ca ghép khởi đầu từ một người hiến vị tha, mở ra thời kỳ của các chuỗi dài.
Tính tay: năm cặp và một người hiến vị tha
Năm cặp người bệnh – người hiến, không cặp nào ghép được trong nội bộ:
| Cặp | Người bệnh | Người hiến | Vì sao không ghép trong cặp |
|---|---|---|---|
| 1 | nhóm A | nhóm B | khác nhóm máu |
| 2 | nhóm B | nhóm A | khác nhóm máu |
| 3 | nhóm O | nhóm A | người nhóm O chỉ nhận thận O |
| 4 | nhóm A | nhóm AB | thận AB chỉ hợp người AB |
| 5 | nhóm AB | nhóm O | nhóm máu hợp, nhưng hoà hợp chéo dương tính |
Bước 1: vẽ ai cho được ai
Coi mỗi cặp là một điểm. Vẽ mũi tên từ cặp i sang cặp j nếu người hiến của i hợp với người bệnh của j (giả sử chỉ xét nhóm máu, trừ cặp 5 với chính nó):
- Hiến B (cặp 1) cho được: cặp 2 (B), cặp 5 (AB).
- Hiến A (cặp 2) cho được: cặp 1, cặp 4 (A), cặp 5 (AB).
- Hiến A (cặp 3) cho được: cặp 1, cặp 4, cặp 5.
- Hiến AB (cặp 4) cho được: cặp 5.
- Hiến O (cặp 5) cho được: cặp 1, 2, 3, 4.
Bước 2: tìm vòng
Một cách trao đổi khả thi là một vòng khép kín các mũi tên. Ở đây có:
- Vòng hai chiều 1 ⇄ 2: hiến B của cặp 1 cho người bệnh B cặp 2, hiến A của cặp 2 cho người bệnh A cặp 1.
- Vòng ba chiều 5 → 3 → 4 → 5: hiến O của cặp 5 cho người bệnh O cặp 3; hiến A của cặp 3 cho người bệnh A cặp 4; hiến AB của cặp 4 cho người bệnh AB cặp 5.
Hai vòng không chung cặp nào, nên chọn được cả hai: cả năm người bệnh đều được ghép. Nếu chỉ cho phép đổi hai chiều thì sao? Cặp 3 và cặp 4 đều chỉ đổi hai chiều được với cặp 5 (3 ⇄ 5, 4 ⇄ 5), mà cặp 5 chỉ có một người hiến. Tốt nhất là 1 ⇄ 2 cộng một trong hai vòng đó: bốn người được ghép, một người ở lại. Cho phép vòng ba chiều cứu thêm đúng người thứ năm. Giới hạn độ dài vòng là một quyết định có hậu quả thật.
Bước 3: thêm người hiến vị tha nhóm O
Có thêm một người hiến vị tha nhóm O. Thay vì vòng ba chiều phải mổ cùng lúc sáu ca, có thể làm chuỗi: người vị tha → cặp 3 (O) → cặp 4 → cặp 5 → người hiến O của cặp 5 tặng cho một người bệnh trong danh sách chờ chung. Cùng với vòng 1 ⇄ 2, vẫn đủ năm người bệnh trong nhóm được ghép, cộng thêm một người trong danh sách chờ, và các ca mổ có thể dàn ra theo lịch.
Với vài chục cặp, việc tìm tổ hợp vòng và chuỗi cứu được nhiều người nhất trở thành một bài toán tối ưu mà máy tính giải bằng quy hoạch nguyên. Các chương trình thực tế còn cân nhắc độ ưu tiên: người bệnh khó tìm thận (có nhiều kháng thể), trẻ em, thời gian chờ.
Điều bất ngờ: người nhóm O chịu thiệt
Nhìn bảng sẽ thấy một mẫu hình mà Roth, Sönmez và Ünver chỉ ra: người bệnh nhóm O rất khó được giúp qua trao đổi. Họ cần thận nhóm O, nhưng người hiến nhóm O hiếm khi nằm trong một cặp "không hợp", vì người hiến O hợp nhóm máu với hầu hết người bệnh và đã hiến luôn trong gia đình. Ngược lại, kho các cặp chờ trao đổi dồn nhiều người hiến A, B, AB.
Một gợi ý từ các nhà kinh tế: mời cả những cặp đã hợp tham gia. Ví dụ người bệnh nhóm A có người hiến O hợp sẵn; nếu họ tham gia, người bệnh A có thể được đổi lấy một quả thận A trẻ hơn, hợp miễn dịch tốt hơn, trong khi người hiến O của họ giúp một người bệnh O khác. Việc này làm kho trao đổi phong phú hơn rất nhiều, nhưng phải hoàn toàn tự nguyện và minh bạch.
Từ ý tưởng tới chương trình quốc gia
| Năm | Mốc |
|---|---|
| 1986 | Bác sĩ Felix Rapaport đề xuất ý tưởng trao đổi người hiến sống |
| 1991 | Hàn Quốc thực hiện các ca trao đổi đầu tiên được ghi nhận |
| 2000 | Ca trao đổi đầu tiên ở Mỹ, tại bang Rhode Island |
| 2004 | Roth, Sönmez, Ünver công bố bài báo "Kidney Exchange"; Hà Lan triển khai chương trình quốc gia |
| 2004–2005 | Chương trình ghép thận chéo vùng New England (Mỹ) ra đời |
| 2007 | Anh quốc bắt đầu chương trình chia sẻ thận người hiến sống cấp quốc gia |
| 2009 | Công bố chuỗi mười ca ghép khởi đầu từ một người hiến vị tha |
Nền tảng thuật toán bắt nguồn từ mô hình "chu trình trao đổi đỉnh" (top trading cycles) mà Lloyd Shapley và Herbert Scarf công bố năm 1974 cho bài toán đổi nhà. Đây là một trong những lý do giải Nobel Kinh tế 2012 nhắc tới ghép thận như một thành tựu của lý thuyết phân bổ ổn định.
Ranh giới đạo đức: không mua bán
Ghép thận chéo tồn tại được chính vì nó không dùng tiền. Hầu hết các nước cấm mua bán nội tạng; Alvin Roth gọi những giao dịch mà xã hội thấy ghê sợ như vậy là "giao dịch đáng ghét" và coi lệnh cấm là ràng buộc thiết kế. Thuật toán thay thế cho giá cả: thay vì trả tiền, mỗi cặp "trả" bằng chính quả thận của người thân mình.
Góc nhìn hôm nay: ở Việt Nam
Ở Việt Nam, khung pháp lý chính là Luật Hiến, lấy, ghép mô, bộ phận cơ thể người và hiến, lấy xác năm 2006, với nguyên tắc tự nguyện, nhân đạo, không vì mục đích thương mại. Bộ Y tế có Trung tâm Điều phối quốc gia về ghép bộ phận cơ thể người, nơi tiếp nhận đăng ký hiến và điều phối nguồn tạng. Việc ghép chéo giữa các gia đình có được thực hiện hay không, theo thủ tục nào, người bệnh và gia đình cần hỏi trực tiếp trung tâm ghép tạng nơi điều trị.
Người muốn hiểu sâu phần toán có thể đọc chương về thận trong "Who Gets What — and Why" của Alvin Roth, hoặc bài báo gốc "Kidney Exchange" (Quarterly Journal of Economics, 2004). Một bài tập tự làm: lấy bảng năm cặp ở trên, bỏ cặp 4, rồi tìm cách cứu được nhiều người nhất khi có và không có người hiến vị tha.
Câu hỏi thường gặp
Ghép thận chéo là gì?
Là hình thức hai hay nhiều cặp người bệnh – người hiến không hợp nhau đổi người hiến cho nhau, để mỗi người bệnh nhận thận từ người hiến của cặp khác phù hợp với mình. Hình thức đơn giản nhất là hai cặp đổi chéo, phức tạp hơn là vòng ba chiều hoặc chuỗi bắt đầu từ người hiến vị tha.
Ca ghép thận chéo đầu tiên ở đâu?
Các ca trao đổi đầu tiên được ghi nhận diễn ra ở Hàn Quốc năm 1991. Ở Mỹ, ca đầu tiên là năm 2000 tại bang Rhode Island; Hà Lan và Anh lần lượt có chương trình quốc gia năm 2004 và 2007.
Vì sao ghép chéo phải mổ cùng lúc?
Vì người hiến có quyền rút lui tới phút cuối. Nếu một người bệnh đã nhận thận mà người hiến đi cùng đổi ý, cặp kia mất người hiến. Mổ đồng thời loại bỏ rủi ro này; chuỗi bắt đầu từ người hiến vị tha thì không cần mổ cùng lúc.
Nhóm máu nào nhận được thận của nhóm máu nào?
Nhóm O chỉ nhận thận O; nhóm A nhận A hoặc O; nhóm B nhận B hoặc O; nhóm AB nhận được mọi nhóm. Ngoài nhóm máu còn phải xét hoà hợp miễn dịch, nên hợp nhóm máu chưa chắc ghép được.
Ghép thận chéo có liên quan gì tới giải Nobel Kinh tế?
Có. Alvin Roth, người nhận giải Nobel Kinh tế 2012 cùng Lloyd Shapley, là đồng tác giả thiết kế thuật toán trao đổi thận dựa trên mô hình chu trình trao đổi đỉnh của Shapley và Scarf. Ủy ban giải thưởng nêu ghép thận là một ứng dụng tiêu biểu.