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사포닌(saponin) 성분의 항종양 효과
 
한국과학기술정보연구원
전 문 연 구 위 원 남 기 열
(insam704@reseat.re.kr)
1. 서론
○ 사포닌은 식물 배당체로서 steroid, steroid alkaloid 혹은 triterpene 골
격의 비당부분(aglycone)을 가지고 있다. 비당부분에 보통 한 개 이상
의 당쇄(sugar chains)가 붙어 있다. 사포닌은 비당부분의 구조와 붙어
있는 당 측쇄의 수와 당의 종류에 따라 다양성을 나나낸다.
○ 사포닌은 항암제 혹은 면역 보조제로서 종양세포에 다양한 효과를 가
지고 있는 것으로 보고되었다. 최초의 연구는 1976년 자발성 백혈병 발
생 마우스 모델에서 사포닌 Quil A의 생존기간 연장 효과에 대한 보고
였다. 그 후 1990년대부터 인삼 사포닌과 시호 사포닌을 비롯한 다양한
사포닌의 종양세포에 대한 많은 실험적 연구가 실시되었다.
2. 주요 식물 사포닌의 항종양 효과
○ Dioscin: 둥굴레속 Polygonatum zanlanscianese Pamp 뿌리로부터 분리된
dioscin은 자궁경부암 세포의 세포사멸(apoptosis)을 유도하였다.
. Smilacina atropurpurea의 근경에서 분리된 dioscin은 여러 종류의 암
세포주에 강력한 세포독성을 나타내었다(C50: 1.9-6.8ug/ml).
. 호로파(fenugreek)로부터 분리한 protodioscin은 백혈병 세포주(HL-60)
의 세포사멸을 유도하였다. 또한 마과 식물(Dioscoreae)로부터 분리된
protodioscin과 methyl protodioscin의 유도체들은 여러 고형암에 대
한 강한 억제효과를 보였다(IC50: <10uM).
○ SaikoSaponin(SS): 시호속 식물의 triterpene계 사포닌 성분이다. Saiko
-Saponin-a(SS-a)는 간암 세포주에 대해 강력한 증식억제효과를 보였다.

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그러한 증식억제 효과는 Cyclin Dependent Kinase(CDK) 저해제 p-15
INK4b와 P-16INK4a의 유전자 발현을 상향 조절함으로 발현되었다.
. SS-a는 인체유방암 세포주(MCF-7)에 대한 세포사멸 촉진효과가 있다.
MCF-7 세포주의 세포사멸은 p53에 의한 p21 저해제의 활성화에 의
존적이었다. 폐암세포 배양시험에서 시호 사포닌 분획물의 첨가는 죽
음 수용체(death receptor)인 Fas 의존적인 세포사멸을 유도하였다.
. SS-d는 간암세포에 대한 세포독성을 보였고, caspaes 3와 7을 활성화함으로서
세포사멸을 유도하였다. 특히 HepG2에 대해 세포주기 정지, p53에 의한 CDK
저해제 p21 발현의 증가, 죽음 수용체 Fas와 Fas ligand의 발현을 증가시켰다.
. SS-c는 세포독성이 없었으나 세포배양에서 B형 간염 바이러스의 복
제를 감소시켰다. 특히 SS-c는 내피세포의 증식과 내피성장인자의 발
현을 촉진하는 효과를 보여 암 치료법으로서는 부적합하다고 본다.
○ julibrosides: 자귀나무(Albizia julibrissin) 수피로부터 분리된 triterpene
계 사포닌이다. julibroside 유도체들은 간암, 자궁경부암, 유방암 세포
주에 세포독성을 보였다.
. 특히 J8은 자궁경부암세포의 Bax 단백질 발현의 상향조절과 Bcl-2의
하향조절 및 caspase3 단백질 발현의 활성화, 그리고 DNA 단편화
등에 의한 세포사멸 유도효과를 보였다.
. 3개의 julibroside J29, J30은 자궁경부암 세포와 간암세포의 증식을 억
제하였으며, AdriamycinTM보다 강한 세포독성을 보였다. 최근 Albizia
gummifera로부터 분리된 julibroside와 유사 구조를 가진 gummiferaos
-ides은 난소암세포에 강력한 증식억제 활성을 보였다(IC50: 1uM이하).
○ Soy saponin: 대두(Glycine max) 유래의 사포닌으로서, 인체대장암 세포 증
식과 염증성 단백질을 발현을 중재하는 핵 전사인자(NFkB)를 억제하였다.
. 대두 사포닌의 비당부분인 Soyasaponin(Ss) A와 B는 대장암 세포에 대한 강
력한 증식억제 효과를 보였다. 그러나 아세틸화 및 당화된 Ss-Ⅰ과 -Ⅲ는 활

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성이 없었다. 따라서 사포닌이 섭취된 후 위장관에서 장내세균에 의한 Ss의
탈 당화반응은 유용한 항암활성 약물로 변환시키는 데 도움이 될 수 있다.
. In vivo 암전이 모델에서 Ss-Ⅰ처리는 종양세포가 마우스의 폐(lung)
전이를 억제하였다. 또한 종양 세포 이동에 중요한 역할을 하는
sialyl -transferase 활성을 억제시켜 암세포 전이를 방지하였다. 그러
나 세포주기와 종양세포 증식은 억제하지는 못했다.
○ 인삼 사포닌: 인삼속(Panax sp) 식물로부터 분리된 triterpene계 사포닌
으로서 ginsenoside(GNS)라고 명명된다. 대부분 담마란(dammarane) 골
격의 비당부분을 가지고 있는 사포닌이다.
. 조사된 GNS 중에서 Rh2가 여러 종양세포에 대해 비교적 강한 세포독성을 나
타내었다(IC50은 20-70uM). 담마란 골격의 비당부분인 ProtopanaxaDiol(PD)과
Protopa -naxaTriol(PT)은 Rh2와 유사한 세포독성을 나타내었다.
. Rh2는 신경아세포종에 대해 caspase 1과 2의 활성화와 Bax 단백질
발현의 증가와 p53의 활성화를 유도하였다. 또한 11개의 GNS 중 Rh2
와 Rg3만이 전립선암 세포의 증식을 억제하였다. 또한 Rh2는 페선종 세포
주(A549)의 세포사멸을 유도하였고, caspase 2, 3 및 8의 활성화와
cyclin D1, E 및 CDK 6의 하향조절, 죽음 수용체와 세포사멸 개시에
중요한 역할을 하는 TRAIL-R1을 상향 조절하였다.
. Rg3는 NfkB를 억제함으로서 유두종 생성을 일부 억제하였다. 인체 대장암
세포에 대해서는 약한 세포독성을 보이나(IC50: 150 uM) 전립성 암세포에 대
한 강한 세포독성을 보였다(IC50: 8.4 uM). 특히 Rg3의 종양세포의 항암제
저항성을 반전시키는 효능이 주목된다. 또한 Rd는 자궁경부암 세포의 증식
을 억제(IC50: 150 ug/ml)하였고, Rb2는 matrix metalloproteinase-2(MMP-2)
을 억제함으로서 자궁내막 종양의 침윤현상을 억제하였다.
. PD는 섬유육종 암세포(HT 1080)의 침윤을 억제하였고, 또 다른 사포
닌 대사체 Compound K는 암세포의 침윤과 혈관신생에 중요한 역할
을 하는 MMP-9 단백질 발현을 억제하였다. PD와 PT는 c-fos와
c-jun 발현을 억제하여 EGF-유도 세포증식을 저해하였다.

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. PD의 세포사멸 유도 작용은 세포주기 정지, DNA 합성 억제,
caspase 활성화 및 cytochrome C 방출 등으로 설명되고 있다. 더욱
이 PD와 PT는 cyclooxigenase-2(COX-2 )와 iNOS 효소 발현을 유도
하는 NFkB의 불활성화에 의한 염증과정을 억제하였다.
○ Avicins: 호주산 아카시아 나무(Acacia victoriae)로부터 분리된 tritepene 계 사
포닌이다. avicins은 가장 강력한 세포 성장 억제 사포닌으로 알려지고 있다.
. 다른 인체 암 세포주에 대한 영향을 약했으나, 역시 IC50은 1-2.5 uM로
서 양호한 억제효과를 보였다. avicin D는 여러 종류의 해독 및 항산화
활성 단백질의 발현을 중재하는 전사인자인 Nrf2 발현을 유도하였다.
. 또한 avicin D 처리 마우스에서 UV 조사 장해에 대한 보호효과와
화학적 발암물질에 의한 유도종 발생의 억제효과가 보였다. avicin D
와 G는 종양세포의 미토콘드리아 세포막의 투과성 항진과 산소소비량 및
ATP 함량의 감소 등을 통해 세포사멸을 유도할 가능성이 있다.
3. 사포닌과 다른 항암제의 병용효과
○ 마우스 시험에서 formosanin-C와 5-FluoroUracil(5-FU) 병용은 자연살
해세포(NK cell) 활성화와 인터페론 생산 증가, 그리고 5-FU의 암세포
증식 억제 효과를 증강시켰다.
○ 인삼사포닌 Rh2는 cisplatin과 병용 시 nude 마우스에서 인체 난소암 세포의 증
식억제 효과를 상승시켰다. Rh2는 paclitaxel(TaxolTM)의 세포독성을 증강시켰다.
. 특히 약제저항성을 보인 유방암세포주(MCF-7)에 대해 doxorubicin
단독처리는 약한 세포독성을 보였다. 그러나 PD와 PT, Rh2 병용 시
에서는 상승적 효과(27~87배)를 보였다.
. 특히, 인체 난소암 종양마우스에서 Rg3의 단독 및 항암제 cyclophosphomide
와 병용 시 종양증식 억제와 암세포의 혈관신생을 억제하는 효과를
보였다. 또한 Rb1은 마우스 종양세포의 방사선에 대한 민감성을 증
가시켰다. 사포닌 주사 후 30분에 최대의 민감성을 보였다.

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○ Gypsophila paniculata(안개초)로부터 추출된 사포닌, Saponinum Album
(SA)은 비독성 농도에서 상피세포 성장인자(EGF)와 식물 단백질 독소
saprin으로 구성된 Chimeric Toxin(CT)과 병용 시 chimeric toxin의 종
양세포에 대한 세포독성을 1,000~3,500배 이상 증강시켰다. SA(주성분:
gypsoside A)과 chemeric toxin의 병합은 가장 강력한 상승효과를 나
타내는 사포닌과 항암제의 조합이라 여겨진다.
4. 결론 및 전망
○ 많은 종류의 사포닌이 분리되었고, 분리 및 검정 기술의 개선으로 앞으
로 더욱 많은 사포닌이 동정될 것이다.
. 다수 사포닌에서 흥미로운 항종양 활성이 보고되어 항암요법에 도움
이 될 수 있다. avicins의 암세포에 대한 IC50은 I ug/ml 정도로 현재
가장 강한 증식 억제 효과를 가지고 있다. 사포닌은 종양세포의 세포
사멸을 유도하므로 암 치료를 위한 보다 바람직한 약물로 될 수 있다.
. 또 다른 작용으로 인삼사포닌 Rb2와 soyasaponin B는 종양세포의 침
윤 억제효능이 있어 암전이 억제에 더욱 유용성이 있을 것으로 본다.
○ 사포닌의 화학적 변형이 사포닌의 활성을 더욱 증가시키는 방법이 될 것으
로 본다. 그러나 구조-활성관계에 대한 충분한 이해가 전제되어야 하지만,
아직은 잘 확립되지 않았다. 또한 여러 사포닌 정량적 효과 비교를 위해
종양세포의 종류/배양시간 등의 표준화된 실험방법이 사용되지 않았다.
○ 사포닌과 다른 항암 약물의 병용요법과 사포닌에 의한 약제 저항성의
회피 가능성에 관심이 모아지고 있다. 나아가 종양치료를 위한 사포닌
에 대한 미래 연구는 새로운 식물사포닌의 발견과 구조 활성과의 관계
구명을 통한 최적의 합성사포닌 개발 연구가 될 것으로 전망된다.
출처 : Bachran, C., Bachran, S., Sutherland, M., Bachran D., Fuchs, H., “Saponins in
tumor therapy”, Mini-Reviews in Medicinal Chemistry, 8(6), 2008, pp.575-584

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◁전문가 제언▷
○ 사포닌(saponin)은 고등식물에 광범위하게 분포되어 있는 배당체 성분
이다. 비당부분(aglycone)의 구조와 부착된 당쇄의 개수와 조성에 따라
다양성을 나타낸다. 많은 연구를 통해 사포닌의 종양세포에 대한 세포
독성과 항암제/보조제(adjuvant)로서 다양한 효과가 제시되고 있다.
○ 이 리뷰는 최근 보고된 인삼사포닌을 비롯한 dioscins, sakosaponins,
julibrosides, soyasponins, avicins 등의 종양세포에 대한 증식억제 활성
과 작용기전, 그리고 항종양 약물과 병용 시 상승적 효과에 대해서 고
찰하였다. 이들 사포닌의 종류와 종양세포주에 따라 증식억제 활성에
차이가 있으며 몇몇 사포닌들은 IC50 값이 낮은 0.2uM에서도 세포주기
정지와 능동적 세포사멸(apoptosis)을 통해 세포증식을 억제하였다.
○ 일부 사포닌은 세포독성은 약하지만 암세포의 전이억제 활성이 주목되
고 있다. 인삼사포닌 Rb2, PD, soyasaponin B 등은 종양세포의 침윤억
제 작용이 있고, 인삼사포닌 Rg3는 암세포의 혈관신생 억제작용이 있어
암의 전이 억제에 유용성이 기대된다. 또한 Rb1은 종양세포의 방사선에
대한 민감성을 증가시키는 유용한 효과가 제시되었다.
○ 또한 사포닌의 비독성 농도에서 다른 항암제(cisplatin, paclitaxel 등)와
병용 시 현저한 세포독성의 상승적 효과를 보였고, 암세포의 항암제 내
성을 억제하는 효과도 제시되고 있다. 이로서 항암제와 사포닌의 병용
요법에 의한 암 치료요법의 개선이 기대된다.
○ 한편 이 리뷰에서 제시된 여러 세포배양 시험들의 일반적 문제점은 정
상세포에 대한 사포닌의 독성평가가 거의 이루어지지 않았다는 점이다.
또한 항종양효과 시험의 대부분이 in vitro 결과로서 in vivo 시험은 극
히 제한적이었다. 앞으로 in vitro에서 유용한 결과들이 in vivo에서도
발현되는지에 대한 추가적 연구 확충이 필요하다고 본다.
○ 더욱이 앞으로 사포닌을 기초로 한 항암요법의 개선을 위해서는 사포
닌의 구조-활성관계 구명과 항암활성 기전연구와 연계한 사포닌의 화
학적 변형과 대량 합성 개발 연구도 이루어져야 할 것으로 생각된다.