本发明涉及一种基于知母菝契皂苷元结构的衍生物，其结构式如通式I所示，本发明还提供了上述基于知母菝契皂苷元结构的衍生物的药物组合物及其应用。采用本发明的基于知母菝契皂苷元结构的衍生物、药物组合物及其应用，通过对知母皂苷元结构进行了系统性地修饰和衍生化，结合相关肿瘤细胞抑制活性测试，意外地发现很多衍生化合物具有优越的肿瘤细胞抑制活性，特别是对于多种脑肿瘤细胞的生长有着出乎意料的高抑制活性，对于治疗多种癌症具有潜在的广泛用于和巨大价值，弥补了现有技术在在知母皂苷元结构修饰的衍生物的不足，具有重要科学和商业应用价值。